分组密码QARMA和SKINNY的安全性分析

发布时间：2021-07-06 11:38

　　如今,在大数据的背景下,信息的安全性日益受到人们的关注。分组密码作为保护信息安全的一个重要基石,起着不可替代的作用。分组密码中最基本且有效的分析方法,分别是差分分析、线性分析、不可能差分分析、相关密钥分析,它们在衡量密码算法安全性方面发挥着重要作用。本文使用相关密钥不可能差分分析对QARMA-64算法进行了分析;然后,利用MILP方法自动地搜索差分路径中最小活跃S盒的数量;最后,对分组密码的非线性组件——S盒,进行了门限实现。具体来说,主要工作如下:（1）根据QARMA-64密钥编排的特点,分析了QARMA-64算法抵抗相关密钥不可能差分的能力,给出了一个13轮的相关密钥不可能差分路径,共猜测了52比特的密钥。本文使用相关密钥不可能差分来攻击该算法,并且该方法具有攻击轮数多、复杂度低等优点。（2）混合整数线性规划（mixed integer linear programming,MILP）源于线性规划的优化,旨在某些约束下实现目标函数的最小值或最大值。MILP方法可以精确地刻画分组密码中的轮函数——线性操作和非线性操作。在这里,将该方法用到SKINNY-64-192算法中,获得一条11... 

【文章来源】：山东师范大学山东省

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究现状
    1.3 本文的主要工作、章节安排与符号含义
        1.3.1 本文的主要工作与章节安排
        1.3.2 符号说明
第二章 分组密码安全性分析的基础知识
    2.1 分组密码的设计结构
    2.2 分组密码的基本分析方法
        2.2.1 差分分析
        2.2.2 不可能差分分析
        2.2.3 相关密钥分析
    2.3 本章小结
第三章 QARMA-64的相关密钥不可能差分分析
    3.1 QARMA算法简介
    3.2 构造QARMA算法的7轮区分器
    3.3 QARMA算法的13轮相关密钥不可能差分分析
    3.4 本章小结
第四章 基于MILP模型的SKINNY-64-192的差分分析
    4.1 SKINNY算法简介
    4.2 构造MILP模型的理论阐述
    4.3 建立SKINNY-64-192的MILP模型
    4.4 MILP模型求解SKINNY-64-192的活跃S盒的数量
    4.5 本章小结
第五章 分组密码中S盒的门限理论研究和应用
    5.1 S盒的门限理论阐述
    5.2 PRESENT算法的S盒的门限实现
    5.3 NOEKEON算法的S盒的门限实现
    5.4 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
附录
    附录A
    附录B
    附录C
攻读硕士学位期间的主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]RECTANGLE: a bit-slice lightweight block cipher suitable for multiple platforms[J]. ZHANG WenTao,BAO ZhenZhen,LIN DongDai,Vincent RIJMEN,YANG Bo Han,Ingrid VERBAUWHEDE.  Science China（Information Sciences）. 2015(12)
[2]关于Noekeon分组密码[J]. 吴文玲,张月玲.  中国科学院研究生院学报. 2002(02)



本文编号：3268171