基于分组密码基本部件的认证加密算法设计与实现

发布时间：2023-03-12 07:01

　　认证加密算法保证了数据的机密性和完整性,并具有数据源认证功能。依靠对称密码进行设计,解决了诸多实际问题,在科研以及工程等领域具有广泛的研究成果。算法的设计使用了逻辑运算、S盒、AES轮函数、分组密码、流密码、可调密码等各方面的研究,囊括了对称密码的各个研究方向。认证加密算法的设计主要有两种。一是以S盒、AES轮函数、SM4轮函数等为基础设计的专用认证加密算法。二是以分组密码、置换密码、流密码等为基础设计的认证加密工作模式。本文主要研究专用认证加密算法的设计与实现。主要工作内容如下:1.基于AES轮函数和广义Feistel结构设计新的底层轮函数,实现认证加密算法。以抵抗内部碰撞攻击为安全性目标,利用混合整数线性规划方法,搜索轮函数结构中高效、满足安全性目标且最小活跃S盒较多的迭代结构,并以此设计了一个新的基于AES轮函数的认证加密算法。该认证加密算法具有抵抗碰撞攻击、差分攻击、线性攻击等主流攻击的能力,且运行效率是认证加密算法AES-GCM的2倍。2.基于Camellia-128算法轮函数,设计了一个新的单程专用认证加密算法CAE。其加解密算法和认证码生成算法以Camellia-128轮...

【文章页数】：66 页

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容与创新
    1.4 论文组织结构
2 基础知识
    2.1 数学基础知识
    2.2 密码学基础
        2.2.1 混合整数线性规划方法
        2.2.2 分组密码与带密钥函数
        2.2.3 认证加密算法
        2.2.4 安全性分析
        2.2.5 STK结构
    2.3 本章小结
3 基于AES轮函数认证加密算法设计与实现
    3.1 AES分组密码算法
    3.2 基于AES的认证加密算法轮函数的设计
        3.2.1 轮函数结构
        3.2.2 安全性目标
        3.2.3 搜索实验结果
    3.3 认证加密算法AMRAE
        3.3.1 关联数据与明文的填充
        3.3.2 算法轮函数
        3.3.3 AMRAE认证加密的初始化
        3.3.4 关联数据处理
        3.3.5 明文加密过程
        3.3.6 认证标签生成
        3.3.7 解密认证过程
    3.4 AMRAE正确性分析
    3.5 AMRAE安全性分析
    3.6 AMRAE实现效率
    3.7 本章小结
4 基于CAMELLIA轮函数认证加密算法设计与实现
    4.1 CAMELLIA分组密码算法
        4.1.1 Camellia-128
        4.1.2 状态更新函数
        4.1.3 关联数据和明文的数据填充
    4.2 基于CAMELLIA认证加密算法
        4.2.1 符号说明
        4.2.2 状态初始化过程
        4.2.3 关联数据处理过程
        4.2.4 加密处理过程
        4.2.5 认证码生成过程
        4.2.6 解密认证过程
    4.3 正确性分析
    4.4 安全性分析
        4.4.1 初始化与关联数据处理过程安全性
        4.4.2 加密处理过程安全性
        4.4.3 认证码生成过程安全性
    4.5 效率分析
    4.6 本章小结
5 基于SM4 轮函数的可调认证加密算法设计与实现
    5.1 SM4 分组密码算法
    5.2 基于SM4 轮函数可调分组密码算法
    5.3 基于SM4 轮函数可调认证加密算法
        5.3.1 数据初始化过程
        5.3.2 关联数据处理过程
        5.3.3 加密处理过程
        5.3.4 认证码生成过程
        5.3.5 解密认证过程
    5.4 正确性分析
        5.4.1 可调分组密码SMT正确性分析
        5.4.2 可调认证加密算法SMTAE正确性分析
    5.5 安全性分析
    5.6 效率分析
    5.7 本章小结
6 总结与展望
参考文献
作者攻读学位期间取得的研究成果



本文编号：3761178