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流密码算法Salsa20的差分分析
1
作者
侯诗棋
吕垠
+2 位作者
吴保峰
王美琴
林东岱
《密码学报(中英文)》
北大核心
2025年第5期1132-1143,共12页
Salsa20算法是eSTREAM计划胜选算法之一,其安全性分析长期受到广泛关注,但目前仍未有8轮以上的有效攻击.2023年美密会上,Wang等人提出的切分(syncopation)技术改进了基于概率中立比特的差分分析框架,并成功应用于Salsa20的变体ChaCha算...
Salsa20算法是eSTREAM计划胜选算法之一,其安全性分析长期受到广泛关注,但目前仍未有8轮以上的有效攻击.2023年美密会上,Wang等人提出的切分(syncopation)技术改进了基于概率中立比特的差分分析框架,并成功应用于Salsa20的变体ChaCha算法,从而提升了其分析结果.本文深入研究了切分技术的限制条件,在此基础上提出了后向重要条件的概念,并给出了搜索有效后向重要条件的算法.作为应用,本文进一步评估了Salsa20算法的安全性,不仅改进了此前8轮最优攻击的复杂度,还首次给出了超过8轮的分析结果,其时间和数据复杂度分别为2237.61和2124.55.
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关键词
Salsa20算法
差分分析
概率中立比特
切分技术
密钥恢复
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职称材料
Boomerang区分器多轮连接层概率的改进计算方法
2
作者
李晨孟
吴保峰
+1 位作者
侯诗棋
林东岱
《密码学报(中英文)》
北大核心
2025年第3期586-603,共18页
一个高概率的Boomerang区分器是成功实施Boomerang攻击的重要前提,准确估计区分器的概率是区分器搜索过程中十分重要的环节.对于飞去来器区分器而言,其连接层的概率严重影响着区分器的有效性.由于连接层结构复杂,导致对其中差分传播概...
一个高概率的Boomerang区分器是成功实施Boomerang攻击的重要前提,准确估计区分器的概率是区分器搜索过程中十分重要的环节.对于飞去来器区分器而言,其连接层的概率严重影响着区分器的有效性.由于连接层结构复杂,导致对其中差分传播概率的准确刻画变得困难;并且其概率表达式中的变量个数随轮数的增高而骤增,受困于有限的计算能力,暂时无法实现对更高轮连接层概率的理论估计.为了解决上述问题,本文提出一个可以计算Boomerang区分器多轮连接层概率的改进方法,该方法是对已有的概率计算工具的补充和推广,可以实现对连接层概率的更准确刻画.首先,给出了用于计算Boomerang区分器多轮连接层概率的三种2轮连接表和一种3轮连接表.以AES和CRAFT算法为例,讨论了线性层对多轮连接层概率的影响,并给出了多轮连接表的应用场景.其次,将经典对称结构下的多轮连接表推广至非对称结构下的广义多轮连接表,并提出了反映S盒抵抗Boomerang攻击能力的安全性指标—多轮Boomerang均匀度.最后,以SKINNY算法为例,利用新的多轮Boomerang连接表,实现了对Boomerang区分器6轮连接层概率的理论估计.在此之前用已有的Boomerang连接表只能实现对4轮连接层概率的估计.
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关键词
Boomerang区分器
Boomerang连接表
Boomerang均匀度
SKINNY算法
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职称材料
可调加密方案的软件优化实现
3
作者
徐若洲
刘方舟
+2 位作者
毛淑平
胡磊
王鹏
《密码学报(中英文)》
北大核心
2025年第3期696-713,共18页
可调加密方案是一类保长的加密方案,主要用于保护存储介质上的数据.目前有四种可调加密方案入选了国内或国际标准,分别为XTS模式、HCTR模式、XCB模式和EME2模式,其中XTS模式是短分组模式,HCTR、XCB、EME2模式是长分组模式.由于效率因素...
可调加密方案是一类保长的加密方案,主要用于保护存储介质上的数据.目前有四种可调加密方案入选了国内或国际标准,分别为XTS模式、HCTR模式、XCB模式和EME2模式,其中XTS模式是短分组模式,HCTR、XCB、EME2模式是长分组模式.由于效率因素,目前存储加密软件多采用效率优但安全性低的短分组XTS模式.本文对可调加密方案的软件优化实现方法进行了系统研究,提出了若干实现新方法,并对实现结果进行了对比分析.实验结果显示,三种长分组的可调加密方案(HCTR模式、XCB模式、EME2模式)的软件实现效率都能达到1.27 cycles/byte(cpb,加密一个字节所需的时钟周期),可以满足存储加密软件的效率要求.本文实验在Intel服务器CPU上进行,且实现代码开源,可以为存储数据保护方案的选取提供数据支撑和代码参考.
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关键词
可调加密方案
软件优化实现
AES-NI
SIMD
XTS
HCTR
XCB
EME2
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职称材料
题名
流密码算法Salsa20的差分分析
1
作者
侯诗棋
吕垠
吴保峰
王美琴
林东岱
机构
中国科学院信息工程研究所网络空间安全防御全国重点实验室
中国科学院
大学
网络空间
安全
学院
华南师范大学计算机
学院
山东大学密码与数字经济
安全
全国
重点
实验室
山东大学
网络空间
安全
学院
出处
《密码学报(中英文)》
北大核心
2025年第5期1132-1143,共12页
基金
国家自然科学基金(62372449)
国家重点研发计划(2023YFB4503203,2024QY2501)
中国科学院战略性先导科技专项(XDB0690200)。
文摘
Salsa20算法是eSTREAM计划胜选算法之一,其安全性分析长期受到广泛关注,但目前仍未有8轮以上的有效攻击.2023年美密会上,Wang等人提出的切分(syncopation)技术改进了基于概率中立比特的差分分析框架,并成功应用于Salsa20的变体ChaCha算法,从而提升了其分析结果.本文深入研究了切分技术的限制条件,在此基础上提出了后向重要条件的概念,并给出了搜索有效后向重要条件的算法.作为应用,本文进一步评估了Salsa20算法的安全性,不仅改进了此前8轮最优攻击的复杂度,还首次给出了超过8轮的分析结果,其时间和数据复杂度分别为2237.61和2124.55.
关键词
Salsa20算法
差分分析
概率中立比特
切分技术
密钥恢复
Keywords
Salsa20
differential cryptanalysis
probabilistic neutral bit
syncopation technique
key recovery
分类号
TP309.7 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
Boomerang区分器多轮连接层概率的改进计算方法
2
作者
李晨孟
吴保峰
侯诗棋
林东岱
机构
中国科学院信息工程研究所网络空间安全防御全国重点实验室
密码
科学
技术
全国
重点
实验室
中国科学院
大学
网络空间
安全
学院
出处
《密码学报(中英文)》
北大核心
2025年第3期586-603,共18页
基金
国家重点研发计划(2023YFB4503203)
中国科学院战略性先导专项(XDB0690200)。
文摘
一个高概率的Boomerang区分器是成功实施Boomerang攻击的重要前提,准确估计区分器的概率是区分器搜索过程中十分重要的环节.对于飞去来器区分器而言,其连接层的概率严重影响着区分器的有效性.由于连接层结构复杂,导致对其中差分传播概率的准确刻画变得困难;并且其概率表达式中的变量个数随轮数的增高而骤增,受困于有限的计算能力,暂时无法实现对更高轮连接层概率的理论估计.为了解决上述问题,本文提出一个可以计算Boomerang区分器多轮连接层概率的改进方法,该方法是对已有的概率计算工具的补充和推广,可以实现对连接层概率的更准确刻画.首先,给出了用于计算Boomerang区分器多轮连接层概率的三种2轮连接表和一种3轮连接表.以AES和CRAFT算法为例,讨论了线性层对多轮连接层概率的影响,并给出了多轮连接表的应用场景.其次,将经典对称结构下的多轮连接表推广至非对称结构下的广义多轮连接表,并提出了反映S盒抵抗Boomerang攻击能力的安全性指标—多轮Boomerang均匀度.最后,以SKINNY算法为例,利用新的多轮Boomerang连接表,实现了对Boomerang区分器6轮连接层概率的理论估计.在此之前用已有的Boomerang连接表只能实现对4轮连接层概率的估计.
关键词
Boomerang区分器
Boomerang连接表
Boomerang均匀度
SKINNY算法
Keywords
Boomerang distinguisher
Boomerang connectivity tables
Boomerang uniformity
SKINNY
分类号
TP309.7 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
可调加密方案的软件优化实现
3
作者
徐若洲
刘方舟
毛淑平
胡磊
王鹏
机构
中国科学院信息工程研究所网络空间安全防御全国重点实验室
中国科学院
大学密码
学院
中国科学院
大学
网络空间
安全
学院
北京电子科技
学院
出处
《密码学报(中英文)》
北大核心
2025年第3期696-713,共18页
基金
国家重点研发计划(2023YFB3105802)。
文摘
可调加密方案是一类保长的加密方案,主要用于保护存储介质上的数据.目前有四种可调加密方案入选了国内或国际标准,分别为XTS模式、HCTR模式、XCB模式和EME2模式,其中XTS模式是短分组模式,HCTR、XCB、EME2模式是长分组模式.由于效率因素,目前存储加密软件多采用效率优但安全性低的短分组XTS模式.本文对可调加密方案的软件优化实现方法进行了系统研究,提出了若干实现新方法,并对实现结果进行了对比分析.实验结果显示,三种长分组的可调加密方案(HCTR模式、XCB模式、EME2模式)的软件实现效率都能达到1.27 cycles/byte(cpb,加密一个字节所需的时钟周期),可以满足存储加密软件的效率要求.本文实验在Intel服务器CPU上进行,且实现代码开源,可以为存储数据保护方案的选取提供数据支撑和代码参考.
关键词
可调加密方案
软件优化实现
AES-NI
SIMD
XTS
HCTR
XCB
EME2
Keywords
tweakable enciphering scheme
software optimization implementation
AES-NI
SIMD
XTS
HCTR
XCB
EME2
分类号
TP309.7 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
流密码算法Salsa20的差分分析
侯诗棋
吕垠
吴保峰
王美琴
林东岱
《密码学报(中英文)》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
Boomerang区分器多轮连接层概率的改进计算方法
李晨孟
吴保峰
侯诗棋
林东岱
《密码学报(中英文)》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
可调加密方案的软件优化实现
徐若洲
刘方舟
毛淑平
胡磊
王鹏
《密码学报(中英文)》
北大核心
2025
0
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职称材料
已选择
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