【摘要】：輕量級(jí)分組密碼的設(shè)計(jì)與分析是目前信息安全領(lǐng)域中的熱點(diǎn)問題,差分密碼分析是攻擊迭代分組密碼的最有效的兩種方法之一,本文主要討論了輕量級(jí)分組密碼的差分分析,包括設(shè)計(jì)最大差分輪特征搜索算法,以及用此搜索算法攻擊RECTANGLE分組密碼,改進(jìn)P置換層,達(dá)到更好的抗差分性能。文中首先討論了輕量級(jí)分組密碼的設(shè)計(jì)特點(diǎn),首先,資源受限環(huán)境下所需處理的數(shù)據(jù)規(guī)模較小,因此對(duì)算法的數(shù)據(jù)吞吐量要求較小,其次,資源受限環(huán)境下,對(duì)密碼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,在資源受限環(huán)境下,除了安全性之外,需要首先考慮的就是算法實(shí)現(xiàn)需要的硬件空間和使用效率。因此,輕量級(jí)密碼算法的設(shè)計(jì)主要就是安全和效率之間的博弈。通常我們可以用兩種方法來設(shè)計(jì)輕量級(jí)分組密碼,第一種是在現(xiàn)有密碼算法的基礎(chǔ)上對(duì)它進(jìn)行輕量級(jí)改進(jìn),這種方法工作量小,安全性分析也比較容易,但是由于原算法使用環(huán)境要求的不同,改進(jìn)的算法可能會(huì)出現(xiàn)新的問題。第二種就是設(shè)計(jì)一個(gè)全新的輕量級(jí)算法,這方法要求的工作量大,安全性分析較困難,但是新算法沒有之前固定算法的限制,設(shè)計(jì)者可以用可能的方法使其更符合輕量級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。差分密碼分析是選擇明文攻擊,通過分析明文對(duì)的差值對(duì)密文對(duì)的差值的影響來恢復(fù)某些密鑰比特。差分密碼分析雖然是針對(duì)DES提出來的,但它對(duì)其它類似有固定S盒的密碼算法同樣也有效,它是迄今已知的攻擊迭代分組密碼體制最有效的方法之一。自差分密碼分析方法提出以來,每一個(gè)分組密碼設(shè)計(jì)者都把能否抵抗差分攻擊作為衡量一個(gè)分組密碼體制的安全性的重要指標(biāo)之一。在文中我們首先介紹了差分分析方法,并給出了針對(duì)SPN結(jié)構(gòu)輕量級(jí)分組密碼的最佳差分路徑搜索算法,該算法是模塊化的算法,將混淆層和擴(kuò)散層分離設(shè)計(jì),并用遞歸算法逐輪搜索每輪的最佳差分,最終得到全輪的最佳差分路徑。RECTANGLE輕量級(jí)分組密碼算法是SPN結(jié)構(gòu)的,采用了線性移位的置換層以及4×4bit的S盒,正如作者所說,是資源消耗極少的,硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的輕量級(jí)分組密碼。同時(shí)作者為了改變硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單軟件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的通病,在軟件實(shí)現(xiàn)上采用Bit-Slice技術(shù),相較于其他輕量級(jí)分組密碼有很大優(yōu)勢(shì)。我們實(shí)現(xiàn)了RECTANGLE算法的差分迭代特征搜索,得出了和作者相同的結(jié)論。同時(shí)嘗試改進(jìn)了P置換,改變P置換的第二行或第三行的左移位數(shù),破壞原算法中的一組概率比較高的單輪差分特征,在全擴(kuò)散輪數(shù)僅增加一輪的情況下,選出新的P置換使得最佳差分路徑概率最小。使算法能更有效的抵抗差分攻擊。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN918.1

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本文編號(hào)：2567403