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轻量级分组密码差分分析研究

发布时间:2018-12-16 19:59
【摘要】:信息安全的重要基础就是密码学理论和密码技术。随着物联网的发展,轻量级分组密码算法安全的研究成为了一个重要的课题。互联网的发展也推动者通信行业的不断进步,资源受限的设备中都要用到能耗低同时安全性高的密码算法,也因此轻量级分组密码算法的研究越来越受到密码学家的广泛关注。差分密码分析开始主要是针对DES提出的一种密码分析方法,但是它仍然能有效的运用到类似结构的密码算法中。差分密码分析属于一种选择明文攻击,差分密码主要利用的是明文对和密文对之间相互影响从而恢复部分或者全部密钥比特。与穷举搜索攻击相比,差分密码分析更有效,也是迄今为止攻击迭代类型的分组密码的有效方法之一。对差分分析的研究的核心就是研究非线性部分的差分特征,即S盒的差分特征,所以在分析时重点是S的差分特征。MIBS是一个Feistel结构的轻量级分组密码算法,轮函数的结构是SP型并且密钥长度是64比特或者80比特。MIBS的主要特点是功耗低并且硬件实现简单。本文通过深入研究差分密码的理论,结合了MIBS的具体结构,在Mitsuru Matsui算法的基础上进行优化,设计出一个搜索算法。利用优化以后的搜索算法能在较短的时间搜索出多轮的MIBS的最大差分特征和概率。DESL作为DES的改进版本,也是一种轻量级分组密码算法。结合DESL的S盒的设计准则,本文利用计算机得到了具体的S盒的差分分布表。通过深入研究S盒的差分的特点,设计出DESL的轮特征搜索算法,并且得到了典型的几个轮特征及其概率。
[Abstract]:The important foundation of information security is cryptography theory and cryptography technology. With the development of Internet of things, the research on the security of lightweight block cipher has become an important subject. The development of the Internet also promotes the continuous progress of the communication industry. The low energy consumption and high security cryptographic algorithms are used in resource-constrained devices. Therefore, the research of lightweight block cipher algorithms has been paid more and more attention by cryptographers. Differential cryptanalysis is mainly a cryptographic analysis method proposed by DES, but it can still be effectively applied to similar cryptographic algorithms. Differential cipher analysis is a selective plaintext attack. Differential cryptography mainly uses the interaction between plaintext pair and ciphertext pair to recover some or all of the key bits. Compared with exhaustive search attacks, differential cryptanalysis is more effective and one of the effective methods to attack iterative block ciphers so far. The core of the research on differential analysis is to study the differential characteristics of the nonlinear part, that is, the differential characteristic of the S-box, so the emphasis is on the differential characteristic of S in the analysis. MIBS is a lightweight block cipher algorithm with Feistel structure. The structure of the wheel function is SP and the key length is 64 bits or 80 bits. The main characteristics of MIBS are low power consumption and simple hardware implementation. In this paper, we study the theory of differential cryptography, combine the structure of MIBS and optimize it on the basis of Mitsuru Matsui algorithm, and design a search algorithm. Using the optimized search algorithm, the maximum difference characteristic and probability of multi-round MIBS can be found in a short time. As an improved version of DES, DESL is also a lightweight block cipher algorithm. Combined with the design criterion of S-box of DESL, the differential distribution table of S-box is obtained by computer in this paper. By studying the difference characteristic of S-box, the algorithm of wheel feature search for DESL is designed, and some typical wheel features and their probabilities are obtained.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN918.1

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本文编号:2382970

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