轻量级分组密码RECTANGLE的差分分析

发布时间：2019-11-29 08:54

【摘要】：轻量级分组密码的设计与分析是目前信息安全领域中的热点问题,差分密码分析是攻击迭代分组密码的最有效的两种方法之一,本文主要讨论了轻量级分组密码的差分分析,包括设计最大差分轮特征搜索算法,以及用此搜索算法攻击RECTANGLE分组密码,改进P置换层,达到更好的抗差分性能。文中首先讨论了轻量级分组密码的设计特点,首先,资源受限环境下所需处理的数据规模较小,因此对算法的数据吞吐量要求较小,其次,资源受限环境下,对密码算法的安全性要求不是很高,通常只需中等的安全性即可,再次,在资源受限环境下,除了安全性之外,需要首先考虑的就是算法实现需要的硬件空间和使用效率。因此,轻量级密码算法的设计主要就是安全和效率之间的博弈。通常我们可以用两种方法来设计轻量级分组密码,第一种是在现有密码算法的基础上对它进行轻量级改进,这种方法工作量小,安全性分析也比较容易,但是由于原算法使用环境要求的不同,改进的算法可能会出现新的问题。第二种就是设计一个全新的轻量级算法,这方法要求的工作量大,安全性分析较困难,但是新算法没有之前固定算法的限制,设计者可以用可能的方法使其更符合轻量级标准。差分密码分析是选择明文攻击,通过分析明文对的差值对密文对的差值的影响来恢复某些密钥比特。差分密码分析虽然是针对DES提出来的,但它对其它类似有固定S盒的密码算法同样也有效,它是迄今已知的攻击迭代分组密码体制最有效的方法之一。自差分密码分析方法提出以来,每一个分组密码设计者都把能否抵抗差分攻击作为衡量一个分组密码体制的安全性的重要指标之一。在文中我们首先介绍了差分分析方法,并给出了针对SPN结构轻量级分组密码的最佳差分路径搜索算法,该算法是模块化的算法,将混淆层和扩散层分离设计,并用递归算法逐轮搜索每轮的最佳差分,最终得到全轮的最佳差分路径。RECTANGLE轻量级分组密码算法是SPN结构的,采用了线性移位的置换层以及4×4bit的S盒,正如作者所说,是资源消耗极少的,硬件实现简单的轻量级分组密码。同时作者为了改变硬件实现简单软件实现复杂的通病,在软件实现上采用Bit-Slice技术,相较于其他轻量级分组密码有很大优势。我们实现了RECTANGLE算法的差分迭代特征搜索,得出了和作者相同的结论。同时尝试改进了P置换,改变P置换的第二行或第三行的左移位数,破坏原算法中的一组概率比较高的单轮差分特征,在全扩散轮数仅增加一轮的情况下,选出新的P置换使得最佳差分路径概率最小。使算法能更有效的抵抗差分攻击。
【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

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 罗岚;范明钰;魏正耀;王光卫;瞿泽辉;;分组密码对称置换算法设计[J];计算机应用研究;2007年01期

2 曾辉;王娜;郑诣;;混沌序列在分组密码中的应用[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2009年03期

3 杨宏志;韩文报;;一类分组密码的S盒重组算法[J];计算机应用;2009年08期

4 黄文庆;;一种分组密码的工作模式[J];中国高新技术企业;2011年25期

5 廖小平;杨清平;潘刚;;分组密码的设计原理研究[J];科技信息;2012年32期

6 李佳;;分组密码应用技术浅析[J];科技广场;2013年05期

7 胡波;冯春雨;黄世中;羊红光;;一种基于非线性对等变换的分组密码模型[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2013年04期

8 孙枫,秦红磊,徐耀群,郝燕玲;基于混沌的分组密码置换网络的设计[J];中国工程科学;2000年09期

9 林德敬,林柏钢,林德清;国内外分组密码理论与技术的研究现状及发展趋势[J];天津通信技术;2002年04期

10 宋军,张友纯,薛思清;分组密码工作模式发展动态及简评[J];计算机工程与科学;2003年02期

相关会议论文 前2条

1 李娜;陈卫红;;AES的安全性分析[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年

2 范淑琴;韩文报;;混合型加密协议[A];开创新世纪的通信技术——第七届全国青年通信学术会议论文集[C];2001年

相关重要报纸文章 前1条

1 ;九项措施保护WLAN[N];网络世界;2003年

相关博士学位论文 前10条

1 黄佳琳;分组密码的密钥编排方案研究及单密钥攻击研究[D];上海交通大学;2014年

2 胡豫濮;分组密码的设计与安全性分析[D];西安电子科技大学;1999年

3 温凤桐;分组密码工作模式的研究[D];北京邮电大学;2006年

4 唐国坪;混沌分组密码及其应用研究[D];重庆大学;2005年

5 刘志强;分组密码的线性类分析方法研究[D];上海交通大学;2011年

6 李瑞林;分组密码的分析与设计[D];国防科学技术大学;2011年

7 张文涛;分组密码的分析与设计[D];中国科学院研究生院（软件研究所）;2004年

8 张美玲;分组密码分析技术的研究[D];西安电子科技大学;2010年

9 李学远;基于分组密码的消息认证码研究[D];西安电子科技大学;2009年

10 谷大武;分组密码理论与某些关键技术研究[D];西安电子科技大学;1998年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘文洋;轻量级混沌分组密码研究[D];西南交通大学;2015年

2 时阳阳;分组密码算法的研究与设计[D];南京航空航天大学;2014年

3 贺哲;轻量级分组密码RECTANGLE的差分分析[D];西安电子科技大学;2014年

4 常会敏;轻量级分组密码差分分析研究[D];西安电子科技大学;2014年

5 董晓丽;分组密码的加密认证工作模式研究[D];西安理工大学;2008年

6 袁悦;基于分组密码的消息完整性认证技术的研究与应用[D];贵州大学;2008年

7 王娟;混沌分组密码的设计与应用[D];华中科技大学;2007年

8 郑东;可重构分组密码处理系统实现研究[D];南京航空航天大学;2009年

9 陶涛;基于混沌的分组密码S盒研究与实现[D];西安电子科技大学;2011年

10 杨子江;分组密码的设计分析及其关键技术的应用[D];淮北师范大学;2011年

，

本文编号：2567403