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基于MILP的轻量级密码算法ACE与SPIX的线性分析 被引量：1
1
作者 刘帅 任小广 +4 位作者 王世雄 关杰 张啸川 谭捷 王军 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3065-3074,共10页
研究了轻量级密码算法ACE与SPIX的线性性质.给出了环型与门组合结构精确的混合整数线性规划下的线性性质刻画,并将算法ACE与SPIX的非线性操作转化为环型与门组合.基于此构建了ACE置换与SLISCP置换的混合整数线性规划下的线性模型,求解... 研究了轻量级密码算法ACE与SPIX的线性性质.给出了环型与门组合结构精确的混合整数线性规划下的线性性质刻画,并将算法ACE与SPIX的非线性操作转化为环型与门组合.基于此构建了ACE置换与SLISCP置换的混合整数线性规划下的线性模型,求解模型得到了2至4步ACE置换与2至5步SLISCP置换最优的线性迹.证明了7步、12步ACE置换分别达到了128比特与320比特的安全目标,7步、13步SLISCP置换分别达到了128比特与256比特的安全目标.对于任意步数的ACE置换与SLISCP置换,认证加密算法ACE-AE-128与SPIX均能够抵抗明文处理阶段的线性区分攻击. 展开更多
关键词 混合整数线性规划 约束求解 轻量级密码算法 线性分析
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基于MILP的轻量级密码算法ACE的差分分析 被引量：2
2
作者 刘帅 关杰 +1 位作者 胡斌 马宿东 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期39-48,共10页
研究了轻量级密码算法ACE的差分性质。首先定义了n维环形与门组合,充分分析了该结构中与门之间的相互关系,仅利用O(n)个表达式给出其精确的MILP差分刻画,将ACE算法中的非线性操作转化为32维环形与门组合,从而给出了ACE算法的MILP差分模... 研究了轻量级密码算法ACE的差分性质。首先定义了n维环形与门组合,充分分析了该结构中与门之间的相互关系,仅利用O(n)个表达式给出其精确的MILP差分刻画,将ACE算法中的非线性操作转化为32维环形与门组合,从而给出了ACE算法的MILP差分模型。其次根据MILP模型求解器Gurobi的求解特点,给出了快速求解ACE的MILP差分模型的方法。对于3~6步的ACE置换,得到了最优差分链,利用多差分技术给出了更高概率的差分对应,从而给出了ACE置换为3步的认证加密算法ACE-Aε-128的差分伪造攻击与哈希算法ACE-H-256的差分碰撞攻击,成功概率为2^(-90.52),并证明了4步ACE置换达到了128bit的差分安全边界。实际上,n维环形与门组合的MILP差分刻画具有更多的应用场景,可应用于SIMON、Simeck等密码算法的分析中。 展开更多
关键词 轻量级密码算法 混合整数线性规划 环形与门组合 差分分析
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LED轻量级密码算法芯片的功耗优化
3
作者 张文哲 赖宇阳 +2 位作者 陈海倩 孙宏棣 孔磊 《电子设计工程》 2020年第5期185-188,193,共5页
LED轻量级密码算法芯片消耗功率过多,封装、散热困难,针对这一问题,对LED轻量级密码算法芯片进行功耗优化研究。分析了静态能耗问题、动态能耗问题和短路能耗问题,得出了其对芯片使用寿命的影响。设计商密SM1、SM2、SM3、SM4模块、专用... LED轻量级密码算法芯片消耗功率过多,封装、散热困难,针对这一问题,对LED轻量级密码算法芯片进行功耗优化研究。分析了静态能耗问题、动态能耗问题和短路能耗问题,得出了其对芯片使用寿命的影响。设计商密SM1、SM2、SM3、SM4模块、专用算法模块和物理噪声源模块,对LED轻量级密码算法芯片消耗功率进行优化,采用门级功耗优化技术降低动态消耗。与未优化前的芯片进行实验对比,结果表明,功耗优化后的LED轻量级密码算法芯片的性能明显优于传统芯片,说明该方法能够有效降低芯片功耗,具有很高的应用价值。 展开更多
关键词 LED 轻量级密码算法 算法芯片 功耗优化
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全轮超轻量级分组密码PFP的相关密钥差分分析
4
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
5
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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GRANULE和MANTRA算法的不可能差分区分器分析 被引量：6
6
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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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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Piccolo相关性功耗分析攻击技术研究 被引量：6
9
作者 王晨旭 赵占锋 +2 位作者 喻明艳 王进祥 姜佩贺 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期17-22,共6页
为了评测轻量级密码算法Piccolo抗功耗分析攻击的能力,提出一种针对首轮的功耗分析攻击模型,搭建了功耗模拟采集平台,对该算法进行了相关性功耗分析攻击.针对Piccolo算法首轮运算中包含白化密钥和轮置换操作的特点,将首轮相关攻击密钥(... 为了评测轻量级密码算法Piccolo抗功耗分析攻击的能力,提出一种针对首轮的功耗分析攻击模型,搭建了功耗模拟采集平台,对该算法进行了相关性功耗分析攻击.针对Piccolo算法首轮运算中包含白化密钥和轮置换操作的特点,将首轮相关攻击密钥(包括轮密钥RK0L、RK0R、WK0、WK1)分成6段子密钥,逐个完成各段子密钥的攻击,将80位种子密钥的搜索空间从280降低到(2×220+2×24+2×28+216),使种子密钥的恢复成为可能.攻击结果表明,只需500条功耗曲线即可恢复首轮攻击密钥,由此可见,未加任何防护措施的Piccolo硬件实现极易遭受相关性功耗分析攻击,研究并采取切实有效的防护措施势在必行.据现有资料,这是首次评估Piccolo密码算法在相关性功耗分析攻击方面的安全性. 展开更多
关键词 轻量级密码算法 Piccolo 相关性功耗分析 功耗分析攻击模型 防护措施
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