Piccolo结构抵抗差分和线性密码分析能力评估

Piccolo结构是从Piccolo算法中归结出来的一种分组密码结构,该结构的特色在于轮函数和移位变换的设计。为评估Piccolo结构的密码性能,对该结构抵抗差分密码分析和线性密码分析的能力进行了研究。给出了任意轮差分特征中活动轮函数和活动S盒个数的一个下界,并通过研究Piccolo结构的差分线性对偶性,进而给出了任意轮线性逼近中活动轮函数和活动S盒个数的一个下界。     

一类轻量级最优S盒的构造方法

S盒是对称密码算法中主要的非线性部件,其密码性质的好坏将直接影响到密码算法的整体安全性。给出了一类4比特最优S盒的构造方法,证明了此类最优S盒属于同一仿射等价类G₁,统计给出其差分、线性和代数次数等密码学性质,计算出此类S盒的硬件实现平均等效门数为25.6。在此基础上,通过带轮密钥的3轮MISTY结构和Feistel结构构造了一类8比特S盒,给出了结构最优性的定义,并给出8比特S盒达到结构最优性的一个充分条件。     

SMS4分组密码算法的差分—代数分析

分组密码中最有效、最常用的分析方法是差分分析,而代数攻击分析也是分析分组密码的分析方法之一,其弱点是轮数越多,方程的数目也会越多,方程求解会更加困难.将两种方法结合起来,弥补了各自的不足与繁琐,分析更为有效.在深入分析SMS4分组密码算法特征的基础上,将差分—代数分析方法结合起来对SMS4分组密码算法进行分析,并通过对20轮的SMS4分组密码进行实证分析,说明了差分—代数分析方法用于分组密码分析的有效性.     

一类扩展广义Feistel结构的活动轮函数个数的下界

扩展广义Feistel结构是近期提出的一类分组密码结构,为评估该类密码结构的安全性能,对4分组扩展广义Feistel结构抵抗差分密码分析的能力进行了详细的研究.在轮函数为双射的假设条件下,给出了任意轮差分特征中活动轮函数个数的下界.     

基于Feistel结构的分组密码算法Eslice

一族安全性较高的分组密码算法Eslice,包含3个版本:Eslice-64-64,分组长度和密钥长度均为64比特;Eslice-64-128,分组长度为64比特,密钥长度为128比特;Eslice-128-128,分组长度和密钥长度均为128比特。Eslice的设计灵感源于LBlock。整体采用Feistel结构,轮函数采用SP结构,所选取的S盒其各项密码性质均达到最优。线性变换仅有循环移位和异或两种操作,且密钥生成算法与加密算法使用相同的S盒。进一步,分析Eslice针对差分、线性、积分等密码分析方法的安全性,利用基于混合整数线性规划(MILP)的搜索模型,得到20轮的最小活跃S盒的个数为41个,比LBlock 20轮的最小活跃S盒的个数少3个,通过活跃S盒的个数估算差分概率和线性偏差,对算法进行安全性评估。结果表明,Eslice算法可以有效的抵抗差分攻击和线性攻击。     

Piccolo结构抵抗差分和线性密码分析能力的进一步评估

为评估Piccolo结构的密码性能, 对该结构抵抗差分密码分析和线性密码分析的能力进行研究。给出任意轮差分特征中活动轮函数和活动S盒个数的一个新的下界, 并利用Piccolo结构的差分线性对偶性, 给出任意轮线性逼近中活动轮函数和活动S盒个数的一个新的下界。同时, 证明这些下界是不可改进的。     

改进的基于MISTY结构的可调分组密码

通过对基于MISTY结构的可调分组密码体制研究,利用Zn上的m阶可逆矩阵提出一种改进的可调分组密码体制,并且对提出的方案进行了安全性分析,结果证明5轮以上,Zn（n≥30）上的m（m≥4）阶可逆矩阵可以保证安全     

Rijndael算法的结构与安全性分析

阐明了Rijndael是一种第一轮和最后一轮特殊处理的SP结构;分析了S层S盒的代数特性、P层的分支数和密钥加层的主要变换,证明了Rijndael具有抵抗差分密码分析、线性密码分析、密钥相关攻击和其他已知密码攻击的能力,从一个新的角度揭示了Rijndael算法的安全性.     

一类广义Feistel密码的安全性能分析

为评估一类广义Feistel密码的安全性能,通过列举的方法,对该分组密码抵抗差分密码分析和线性密码分析的能力进行了深入研究.在轮函数是双射的假设条件下,证明了4,8,12,16轮广义Feistel密码分别至少有2,5,8,10个轮函数的输入差分非零;证明了4r(r≥2)轮广义Feistel密码至少有2r 1个轮函数的输入差分非零.从而若设轮函数的最大差分和线性特征的概率分别为p和q,则4r(r≥2)轮广义Feistel密码的差分特征和线性特征的概率分别以p2r 1和q2r 1为其上界.     

SPN结构线性层的设计

SPN结构是一种流行的分组密码总体结构；差分和线性分析是攻击分组密码的最强有力的方法．章介绍了SPN结构研究的最新进展，着重论述如何用矩阵方法设计抗差分和线性分析的线性层．