对几种典型对称密码结构的分析

发布时间：2020-07-13 14:06

【摘要】：对称密码结构主要包括分组密码、序列密码(流密码)、hash函数(哈希函数)和消息认证码,具有易于软硬件实现、运行速度快、存储量小等诸多优点,已经成为信息与网络空间安全中实现数据加密、消息认证和密钥管理等重要领域的关键部件,被广泛应用。因此,对对称密码算法安全性的研究具有重要意义。对对称密码算法安全性分析的方法有很多,中间相遇攻击和截断差分分析是两种比较基础的方法。中间相遇技术最初是由Diffie和Hellman在分析3重DES时,提出的一种区分器类攻击方法。经过了密码学家一系列的改进之后,现在已经成为密码算法安全性分析的通用方法,它主要由离线阶段的区分器构造过程和在线阶段的密钥恢复过程组成。截断差分分析是由差分分析衍生的一种密码学分析方法。差分分析需要寻找一个分组密码算法的高概率差分特征,但对于某些分组密码算法来说,这个条件是苛刻的,截断差分分析就放松了这一要求。它只需要寻找部分比特的差分,甚至是1个比特的差分,就可以攻击一个分组密码算法或者其简化版本。在这篇文章中,我们利用预建链表的中间相遇攻击和截断差分技术,讨论了两种典型对称密码结构的安全性。目前,对这两种结构已知的攻击都只进行到了若干轮的简化版本,而且对轮函数的性质都有一定的要求,但是在我们的攻击中,放松了这种要求。主要的研究内容和结果为:(1)第一种是3分支的广义Feistel结构。我们考虑选择密文条件下的中间相遇攻击,密钥长度为分组长度的三分之一。对于3分支的广义Feistel-2,我们构建了一个9轮的区分器,达到了10轮密钥恢复;对3分支的广义Feistel-3,我们找到了一个13轮区分器,在一些公共假设下,达到了17轮的密钥恢复攻击。(2)第二种是4分支的广义Feistel结构,我们仍然考虑选择密文下的中间相遇攻击。在压缩的Type-I结构中,我们选取国密算法SM4,构建了一个11轮的区分器,达到了13轮的密钥恢复;在Type-II结构中,我们对轮函数或者非线性层没有限制任何条件,构建了一个7轮的通用区分器。
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN918.1

【参考文献】