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Surge:一种新型、低资源、高效的轻量级分组密码算法 被引量：5
1
作者 李浪 刘波涛 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2018年第2期236-240,共5页
目前,适合资源约束的轻量级密码算法已成为研究热点。提出一种低资源、高性能与高安全性的新轻量级分组密码算法Surge。Surge密码分组长度为64位,使用64位、80位和128位3种密钥长度,且基于SPN结构。轮函数分为5个模块,密钥扩展模块采用... 目前,适合资源约束的轻量级密码算法已成为研究热点。提出一种低资源、高性能与高安全性的新轻量级分组密码算法Surge。Surge密码分组长度为64位,使用64位、80位和128位3种密钥长度,且基于SPN结构。轮函数分为5个模块,密钥扩展模块采用无扩展方式;轮常数加模块采用0到15的数字组合成轮常数,构造高效且高度混淆的轮常数加变换;列混合模块利用易于硬件实现的(0,1,2,4)组合矩阵,从而可以在有限域GF(24)上构造硬件实现友好型矩阵。将Surge算法在FPGA上进行了实现,实验结果表明,相对于目前SPN结构的轻量级密码算法,Surge算法占用的面积资源更小,同时有着良好的加密性能;安全性实验证明了Surge可以有效抗差分与线性攻击、代数攻击。 展开更多
关键词 轻量级分组密码算法 FPGA实现 差分攻击 线性攻击 代数攻击
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全轮超轻量级分组密码PFP的相关密钥差分分析
2
作者 严智广 韦永壮 叶涛 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第3期729-738,共10页
2017年,PFP作为一种超轻量级分组密码被提出,而因其卓越的实现性能备受业界广泛关注。该算法不仅硬件开销需求低(仅需约1355 GE(等效门))、功耗小,而且加解密速度快(其速度甚至比国际著名算法PRESENT的实现速度快1.5倍),非常适合在物联... 2017年,PFP作为一种超轻量级分组密码被提出,而因其卓越的实现性能备受业界广泛关注。该算法不仅硬件开销需求低(仅需约1355 GE(等效门))、功耗小,而且加解密速度快(其速度甚至比国际著名算法PRESENT的实现速度快1.5倍),非常适合在物联网环境中使用。在PFP算法的设计文档中,作者声称该算法具有足够的能力抵御差分攻击、线性攻击及不可能差分攻击等多种密码攻击方法。然而该算法是否存在未知的安全漏洞是目前研究的难点。该文基于可满足性模理论(SMT),结合PFP算法轮函数特点,构建两种区分器自动化搜索模型。实验测试结果表明:该算法在32轮加密中存在概率为2^(–62)的相关密钥差分特征。由此,该文提出一种针对全轮PFP算法的相关密钥恢复攻击,即只需2^(63)个选择明文和2^(48)次全轮加密便可破译出80 bit的主密钥。这说明该算法无法抵抗相关密钥差分攻击。 展开更多
关键词 轻量级分组密码算法 差分密码分析 密钥恢复攻击 可满足性模理论
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基于特征分布函数的分组密码算法差异性分析 被引量：3
3
作者 夏锐琪 任炯炯 陈少真 《信息工程大学学报》 2022年第3期359-365,372,共8页
基于密文的密码体制识别是分组密码分析领域的重要研究方向之一,也是实际背景下展开密码分析的前提保证。建立高效准确的密码体制识别方案,能够为破译密文及恢复密钥提供正确的指导等。以机器学习方法中的特征工程和统计学中的特征分布... 基于密文的密码体制识别是分组密码分析领域的重要研究方向之一,也是实际背景下展开密码分析的前提保证。建立高效准确的密码体制识别方案,能够为破译密文及恢复密钥提供正确的指导等。以机器学习方法中的特征工程和统计学中的特征分布函数相似度指标为手段和研究方法,证明了在随机情况下一种SPN结构与一种Feistel结构之间存在密文特征分布上的差异性,并加以应用。提出在一般随机条件下区分两种不同结构密码算法的依据与方法,即提取密文相关特征并拟合其分布函数及计算相似度指标的方法,解决了在随机密钥的条件下如何寻找两种不同结构类型密码算法的差异之处。将统计学方法与密码学问题结合起来,为解决随机密钥下唯密文加密算法识别问题提供新的思路。 展开更多
关键词 分组密码 密码识别 特征分布函数 相似度指标 轻量级分组密码算法 标准密码算法
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LEA密码算法的积分区分器自动化搜索新方法
4
作者 邱雪影 韦永壮 李灵琛 《桂林电子科技大学学报》 2021年第1期38-43,共6页
针对LEA轻量级密码算法的结构,提出一种比特级可分性的混合整数线性规划(MILP)新模型及积分区分器的自动化搜索方法。该方法利用异或、级联和复制等基本运算规则,引入了一些中间变量来刻画模加运算规则,并结合算法的S盒及扩散部件特征... 针对LEA轻量级密码算法的结构,提出一种比特级可分性的混合整数线性规划(MILP)新模型及积分区分器的自动化搜索方法。该方法利用异或、级联和复制等基本运算规则,引入了一些中间变量来刻画模加运算规则,并结合算法的S盒及扩散部件特征构建可分性MILP新模型。进一步地基于该模型,给出了LEA分组密码算法的高轮自动化搜索方法,并通过利用Gurobi优化求解器搜索,捕获了该算法的10轮及11轮积分区分器,其中的10轮积分区分器需要2^(125)选择明文数据量,而11轮积分区分器则需要2^(127)选择明文数据量。实验结果表明,相比已有的穷举搜索方法和传统的人工手动推演方法,该自动化搜索方法不仅获得了更高轮数的新区分器,而且所花销时间更短,这证实了该自动化搜索算法的有效性。 展开更多
关键词 LEA轻量级分组密码算法 比特可分性 积分区分器 MILP模型
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GRANULE和MANTRA算法的不可能差分区分器分析 被引量：6
5
作者 武小年 李迎新 +1 位作者 韦永壮 孙亚平 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期94-101,共8页
轻量级分组密码算法GRANULE和MANTRA结构简单,加密速度快且易于软硬件实现,特别适用于资源受限环境。为对这2种算法进行安全性分析,提出一种不可能差分区分器的自动化搜索方法。基于GRANULE和MANTRA算法结构特性,通过分析其S盒的差分分... 轻量级分组密码算法GRANULE和MANTRA结构简单,加密速度快且易于软硬件实现,特别适用于资源受限环境。为对这2种算法进行安全性分析,提出一种不可能差分区分器的自动化搜索方法。基于GRANULE和MANTRA算法结构特性,通过分析其S盒的差分分布表得到S盒差分特征,再利用中间相遇思想,分别对从加/解密方向得到的差分路径进行遍历,筛选出概率为0的最优差分路径。分析结果表明,GRANULE算法存在144个不同的7轮不可能差分区分器;MANTRA算法存在52个不同的9轮不可能差分区分器。与已有结果相比较,新发现的区分器轮数均是目前最高的。 展开更多
关键词 轻量级分组密码算法 S盒 不可能差分区分器 自动搜索
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LiCi算法的基于比特积分攻击 被引量：3
6
作者 信文倩 孙兵 李超 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期136-142,共7页
为分析目前LiCi算法抵抗积分攻击的能力,利用基于比特的可分性质,结合MILP搜索工具对LiCi算法的积分区分器进行搜索。搜索得到最长轮数积分区分器为12轮积分区分器,利用12轮积分区分器对LiCi算法进行13轮积分攻击。该攻击能够恢复17比... 为分析目前LiCi算法抵抗积分攻击的能力,利用基于比特的可分性质,结合MILP搜索工具对LiCi算法的积分区分器进行搜索。搜索得到最长轮数积分区分器为12轮积分区分器,利用12轮积分区分器对LiCi算法进行13轮积分攻击。该攻击能够恢复17比特密钥信息,攻击的数据复杂度约为263,时间复杂度约为2100次16轮加密,存储复杂度约为241。为了得到更长轮数的攻击结果,利用10轮积分区分器向后攻击6轮,对LiCi算法进行16轮积分攻击,攻击数据复杂度约为263.6,时间复杂度约为2173次16轮加密,存储复杂度约为2119。积分攻击实验结果表明,13轮LiCi算法不能抵抗积分攻击。 展开更多
关键词 轻量级分组密码算法 LiCi算法 可分性质 混合整数线性规划 积分攻击
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PRIDE算法的差分特性研究
7
作者 崔竞一 郭建胜 刘翼鹏 《信息工程大学学报》 2015年第6期645-649,共5页
研究了轻量级分组密码算法PRIDE的差分分析与相关密钥-差分分析下的安全性。依据分支数理论,分析了算法基于"宽轨迹"策略设计的线性变换层的差分传递规律,给出了线性变换层32个不动点和88个2轮循环差分特征。综合考虑S盒差分... 研究了轻量级分组密码算法PRIDE的差分分析与相关密钥-差分分析下的安全性。依据分支数理论,分析了算法基于"宽轨迹"策略设计的线性变换层的差分传递规律,给出了线性变换层32个不动点和88个2轮循环差分特征。综合考虑S盒差分传递规律,构造出算法的32条概率为2-58的与24条概率为2-60的15轮差分路径;同时依据密钥调度算法的差分传递规律,给出了算法16条概率为2-36的18轮相关密钥差分路径。在上述路径的基础上,可给出算法19轮差分分析结果与全轮的相关密钥差分分析结果。 展开更多
关键词 差分分析 差分特征 轻量级分组密码算法 PRIDE
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减轮CHAM算法的不可能差分分析 被引量：1
8
作者 付志新 任炯炯 陈少真 《信息工程大学学报》 2020年第5期586-592,共7页
CHAM算法是在ICISC 2017上提出的一个ARX型轻量级分组密码算法族,主要研究利用不可能差分分析方法对其进行安全性分析。首先,利用线性不等式组对算法轮函数每个组件的差分传播规律进行等价刻画,建立了基于MILP的不可能差分自动化搜索模... CHAM算法是在ICISC 2017上提出的一个ARX型轻量级分组密码算法族,主要研究利用不可能差分分析方法对其进行安全性分析。首先,利用线性不等式组对算法轮函数每个组件的差分传播规律进行等价刻画,建立了基于MILP的不可能差分自动化搜索模型。其次,基于搜索模型,遍历特定的输入输出差分集合,搜索得到CHAM-64的4条19轮以及CHAM-128的1条18轮不可能差分区分器,均为目前公开发表的最长轮同类型区分器。最后,利用搜索得到的区分器,首次提出了27轮CHAM-64/128以及27轮CHAM-128/256的密钥恢复攻击。考虑到这两个算法的迭代轮数分别为80轮和96轮,说明CHAM算法在抵抗不可能差分分析方面留有足够的安全边界。 展开更多
关键词 轻量级分组密码算法 CHAM算法 MILP 不可能差分分析
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ACT、TED算法基于MILP搜索的积分分析
9
作者 熊家琪 袁征 +2 位作者 魏锦鹏 刘宗甫 朱亮 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2022年第9期1976-1983,共8页
ACT和TED算法是近年来相继被提出的,分别基于SPN结构和Feistel结构而设计的两种轻量级分组密码算法.本文根据这两种算法不同的结构特性,分别构建了相关的基于比特可分性的MILP模型,并调用求解工具Gurobi对MILP模型进行求解.实验结果表明... ACT和TED算法是近年来相继被提出的,分别基于SPN结构和Feistel结构而设计的两种轻量级分组密码算法.本文根据这两种算法不同的结构特性,分别构建了相关的基于比特可分性的MILP模型,并调用求解工具Gurobi对MILP模型进行求解.实验结果表明:ACT和TED算法都存在8、9、10轮积分区分器,另外TED算法还存在7轮积分区分器.根据所搜索到的积分区分器,实现了两种算法的11轮密钥恢复攻击方案.利用ACT算法的9轮积分区分器向后扩展2轮进行11轮的密钥恢复攻击时,攻击数据复杂度为2^(36.39),时间复杂度为2^(36.39)次11轮加密,存储复杂度为2^(20).利用TED算法的8轮积分区分器向后扩展3轮进行11轮的密钥恢复攻击时,数据复杂度为2^(60.81),时间复杂度为2^(109.54)次11轮加密,存储复杂度为2^(59). 展开更多
关键词 轻量级分组密码算法 ACT TED 可分性 积分分析 MILP(混合线性整数规划)
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对PICO算法基于可分性的积分攻击 被引量：1
10
作者 刘宗甫 袁征 +1 位作者 赵晨曦 朱亮 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第10期2967-2972,共6页
对近年来提出的基于比特的超轻量级分组密码算法PICO抵抗积分密码分析的安全性进行评估。首先,研究了PICO密码算法的结构,并结合可分性质的思想构造其混合整数线性规划(MILP)模型;然后,根据设置的约束条件生成用于描述可分性质传播规则... 对近年来提出的基于比特的超轻量级分组密码算法PICO抵抗积分密码分析的安全性进行评估。首先,研究了PICO密码算法的结构,并结合可分性质的思想构造其混合整数线性规划(MILP)模型;然后,根据设置的约束条件生成用于描述可分性质传播规则的线性不等式,并借助数学软件求解MILP问题,从目标函数值判断构建积分区分器成功与否;最终,实现对PICO算法积分区分器的自动化搜索。实验结果表明,搜索到了PICO算法目前为止最长的10轮积分区分器,但由于可利用的明文数太少,不利于密钥恢复。为了取得更好的攻击效果,选择搜索到的9轮积分区分器对PICO算法进行11轮密钥恢复攻击。通过该攻击能够恢复128比特轮子密钥,攻击的数据复杂度为263.46,时间复杂度为276次11轮算法加密,存储复杂度为220。 展开更多
关键词 超轻量级分组密码算法 PICO 积分密码分析 可分性质 混合整数线性规划
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