对若干轻量级分组密码算法的安全性分析

发布时间：2017-04-03 06:09

  本文关键词：对若干轻量级分组密码算法的安全性分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当今科技的迅速发展,手机、手提电脑、平板电脑的功能越来越强大,计算机的计算速度也呈指数级上升。这些现象意味着在信息技术进步的同时,安全风险也越来越大。安全、高效的密码算法是保证信息安全的必要条件,而那些适用于大型计算机的分组密码算法例如AES则不再适用于手机、平板等资源受限的环境。这一现象催生了大量轻量级分组密码算法,随之而来的就是对于轻量级分组密码算法的分析。本文给出了轻量级分组密码算法mCrypton和SIMON的安全性分析,其中mCrypton采用分组密码算法中典型的SPN结构,而SIMON采用分组密码算法中典型的Festial结构。本文主要提出了对7轮mCrypton算法的不可能差分分析、8轮mCrypton-96算法的中间相遇攻击和对30轮SIMON-64算法的差分分析。1.本文首先提出了对mCrypton算法的中间相遇攻击。mCrypton算法是明文分组长度为64比特的轻量级分组密码算法,共有三种可用密钥长度(64/96/128比特)。对8轮mCrypton-96的中间相遇攻击是基于4轮mCrypton的性质,并结合了密钥生成算法的特点和S盒的特性,成功的降低了攻击过程中需要猜测的密钥比特数,攻击的存储复杂度为247个字节,时间复杂度约为293.5次8轮mCrypton-96加密运算,数据复杂度为257个选择明文。2.本文改进了对SIMON64算法的差分攻击。SIMON64是明文分组长度为64比特的轻量级分组密码算法,共有两种可用的密钥长度(96/128比特)。本文在由Itai、Orr等人于2015年提出的23轮差分特征的基础上前面加4轮SIMON运算、后面加3轮SIMON运算构建了对SIMON64的30轮差分分析,比之前的结果增加了一轮。与此同时,本文充分利用了SIMON轮函数的特性,给出一对明文,可以根据30轮差分特征计算出相应的86比特轮密钥的值。对SIMON64/96(SIMON64/128)的差分分析的时间复杂度为286.2(2118.2),数据复杂度和存储复杂度分别为263.3和290。3.本文给出了对mCrypton算法的不可能差分攻击。本文主要参考了Bahrak和Dunkelman对AES的不可能分析结果,提出了4轮mCrypton不可能差分特征和7轮mCrypton的不可能差分分析。与之前给出的方法相比,降低了攻击的时间复杂度和数据复杂度。最终的数据复杂度为254.3个选择明文,空间复杂度为249.3个字节,时间复杂度为257次7轮mCrypton加密运算。
【关键词】：mCrypton SIMON 差分分析 中间相遇攻击 密钥关系
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN918.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究现状10
• 1.3 研究意义10-11
• 1.4 本文的研究内容和主要贡献11
• 1.5 本文的组织结构11-13
• 第二章 算法介绍13-17
• 2.1 mCrypton算法介绍13-15
• 2.2 SIMON算法介绍15-16
• 2.3 本章小结16-17
• 第三章 中间相遇攻击17-27
• 3.1 中间相遇攻击的介绍17-20
• 3.2 对8轮mCrypton-96的中间相遇攻击20-25
• 3.3 本章小结25-27
• 第四章 差分分析27-43
• 4.1 差分分析介绍27-32
• 4.2 对30轮SIMON64的差分分析32-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第五章 不可能差分分析43-53
• 5.1 不可能差分分析介绍43-47
• 5.2 对7轮mCrypton的不可能差分分析47-51
• 5.3 本章小结51-53
• 第六章 总结53-55
• 6.1 总结53-54
• 6.2 展望54-55
• 参考文献55-58
• 附录A 符号说明58-59
• 附录B 图表补充59-66
• 攻读学位期间的研究成果目录66-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 唐明;汪波;杨欣;张焕国;;分组密码的硬件实现[J];哈尔滨工业大学学报;2006年09期

  本文关键词：对若干轻量级分组密码算法的安全性分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：283835