分组密码分析方法的研究

发布时间：2017-08-06 03:09

  本文关键词：分组密码分析方法的研究

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【摘要】：分组密码是现代密码学的重要组成部分,也是解决网络空间信息安全问题的一个有效手段。差分和线性类分析方法是分组密码最重要的两类分析方法,它们的出现及发展为分组密码的分析理论奠定了坚实的基础。本文主要从三个方面研究了差分和线性类密码分析方法。首先,针对国际上几种比较流行的分组密码算法,分别研究了它们抵抗差分分析和线性分析的能力;其次,基于已有的不可能差分分析和零相关线性分析的思想和方法,我们对寻找这两种分析方法区分器的理论进行了完善,并改进了搜索不可能差分和零相关线性闭包的算法,该算法适用于绝大多数分组密码,我们的结果对分组密码的分析理论与设计理论都起到了积极的推进作用;最后,我们将改进的算法应用于分组密码RENCTANGLE和Fe W上,讨论了这些算法抵抗不可能差分分析和零相关线性分析的能力,从而更全面的评估这些算法的安全性。本论文的主要贡献如下:(1)研究了RENCTANGLE算法和Fe W算法抵抗差分分析和线性分析的能力。通过分析分组密码的结构和S盒的特征,找到了RENCTANGLE的5轮差分特征和8轮线性迹,以及Fe W的5轮迭代差分特征和5轮迭代线性迹。本文的研究结果可以用来对这两个算法进行约减轮数攻击,这也是目前关于这两个算法在差分分析和线性分析方面取得的较好结果。(2)提出了判定不可能差分和零相关线性闭包的新的算法。通过研究不可能差分与差分传播系统之间的关系,以及零相关线性闭包与掩码传播系统之间的关系,得到了判定不可能差分和零相关线性闭包的等价条件。基于这些等价条件,本文给出了不可能差分和零相关线性闭包的判定算法--NIDS方法,就理论分析来说,相比于原有的寻找不可能差分和零相关线性闭包的算法,该算法适用范围更广,挖掘到的中间信息更多,结果也将更好。(3)研究了RENCTANGLE算法和Fe W算法抵抗不可能差分分析和零相关线性分析的能力,得到了大量关于RENCTANGLE和Fe W的不可能差分和零相关线性闭包。我们将NIDS方法应用到RENCTANGLE和Fe W上,分别找到了RECTANGLE的128条8轮不可能差分和64条8轮零相关线性闭包,以及Fe W的14400条6轮不可能差分和14400条8轮零相关线性闭包。找到的这些结果比在这两个算法设计文档中估计的更长、更多。同时,这些结果也证实了NIDS方法的有效性。
【关键词】：分组密码 差分分析 线性分析
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN918.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 分组密码的研究背景11
• 1.2 分组密码的研究现状11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第二章 基础知识15-23
• 2.1 密码分析中的假设和原则15-16
• 2.2 密码分析的基本模型16-17
• 2.3 分组密码的分析方法17-22
• 2.3.1 差分分析17-19
• 2.3.2 不可能差分分析19-20
• 2.3.3 线性分析20-22
• 2.3.4 零相关线性分析22
• 2.4 小结22-23
• 第三章 RECTANGLE和FeW的安全性分析23-35
• 3.1 RECTANGLE和FeW算法介绍23-25
• 3.1.1 RECTANGLE加密算法描述23-24
• 3.1.2 FeW加密算法描述24-25
• 3.2 RECTANGLE和FeW的差分分析25-30
• 3.2.1 RECTANGLE的差分分析26-28
• 3.2.2 FeW的差分分析28-30
• 3.3 RECTANGLE和FeW的线性分析30-35
• 3.3.1 RECTANGLE的线性分析30-33
• 3.3.2 FeW的线性分析33-35
• 第四章 不可能差分的代数自动化搜索35-47
• 4.1 差分传播系统35-38
• 4.1.1 基本部件的差分传播表示35-37
• 4.1.2 差分传播系统的建立37-38
• 4.2 差分传播系统与不可能差分38-39
• 4.3 不可能差分的搜索算法39-44
• 4.3.1 差分传播系统求解的基本思想39-40
• 4.3.2 单条不可能差分的判定算法40-42
• 4.3.3 不可能差分的自动化搜索算法42-44
• 4.4 实验结果44-47
• 第五章 零相关线性闭包的代数自动化搜索47-53
• 5.1 掩码传播系统47-50
• 5.1.1 基本部件的掩码传播表示47-48
• 5.1.2 掩码传播系统的建立48-50
• 5.2 掩码传播系统与零相关线性闭包50
• 5.3 零相关线性闭包的自动化搜索50
• 5.4 实验结果50-53
• 第六章 总结53-55
• 参考文献55-57
• 致谢57-59
• 附录A：攻读学位期间发表论文目录59-60
• 附录B：RECTANGLE线性变换层的系数矩阵60-61
• 附录C：FeW的线性变换层P的系数矩阵61

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本文编号：628092