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题名ZUC算法的线路优化实现
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作者
邹剑
黄倩
魏子豪
李立基
吴文玲
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机构
福州大学计算机与大数据学院
福州大学网络系统信息安全重点实验室
数据通信科学技术研究所
中国科学院软件研究所可信计算与信息保障实验室
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出处
《密码学报（中英文）》
CSCD
北大核心
2024年第5期1108-1125,共18页
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基金
国家自然科学基金(61902073,62072445)
福建省自然科学基金(2021J01623)。
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文摘
当前还未发现ZUC算法S盒的高效线路实现方案,一般以查找表的方式进行实现.该操作将消耗大量的硬件资源,非常不适用于在受限环境下使用ZUC算法.针对上述不足,本文首次给出ZUC算法S盒的完整线路实现以及线性变换的in-place实现,可以有效地降低ZUC算法线路实现的资源开销.ZUC算法中的S盒由4个大小为8×8的S盒组合而成,即S=(S_(0),S_(1),S_(2),S_(3)),其中S_(0)=S_(2),S_(1)=S_(3).首先,使用穷举剪枝的搜索策略以及基于SAT的S盒优化技术给出S_(0)中3个P变换的高效线路实现,进而首次得到S_(0)的紧凑线路实现.其次,根据S_(1)的代数表达式,通过应用几种最先进的组合逻辑最小化技术,对正规基下F28域上求逆运算的720种塔域表示进行全面的研究,得到S_(1)的紧凑线路实现.相较于以往基于复合域的实现方法,节省了25.48%的硬件开销.最后,将ZUC算法中的线性变换转换成矩阵形式,并使用优化线性矩阵的启发式算法得到其in-place实现,减少了34.77%的XOR门数,且不需要使用额外的辅助比特.本文研究将会对传统环境下以及量子环境下ZUC算法的线路实现产生积极的影响.
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关键词
ZUC
S盒
线性变换
线路实现
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Keywords
ZUC
S-box
linear permutation
circuit implementation
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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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题名对缩减轮数SM3散列函数改进的原像与伪碰撞攻击
被引量：2
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作者
邹剑
董乐
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机构
福州大学数学与计算机科学学院
福州大学网络系统信息安全重点实验室
河南师范大学大数据统计分析与优化控制河南工程实验室
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出处
《通信学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第1期46-55,共10页
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基金
福建省中青年教师教育科研基金资助项目(No.JAT170097)
福州大学科研启动基金资助项目(No.510150)~~
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文摘
提出了对SM3散列函数32轮的原像攻击和33轮的伪碰撞攻击。利用差分中间相遇攻击与biclique技术改进了对SM3的原像分析结果,将攻击结果从之前的30轮提高到了32轮。基于上述方法,通过扩展32轮原像攻击中的差分路径,对SM3构造了33轮的伪碰撞攻击。以2^(254.5)的时间复杂度与25的空间复杂度构造了对SM3的32轮原像攻击,并以2^(126.7)的时间复杂度与23的空间复杂度构造了对SM3的33轮伪碰撞攻击。
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关键词
SM3散列函数
原像攻击
伪碰撞攻击
差分中间相遇攻击
BICLIQUE
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Keywords
SM3 hash function, preimage attack, pseudo-collision attack, differential meet-in-the-middle, biclique
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分类号
TP309
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名非平衡r-碰撞问题的高效解决算法
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作者
邹剑
李金春
董乐
李灵琛
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机构
福州大学计算机与大数据学院
福州大学网络系统信息安全重点实验室
河南师范大学数学与信息科学学院
桂林电子科技大学
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出处
《密码学报》
CSCD
2023年第3期574-587,共14页
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基金
国家自然科学基金(61902073)
福建省自然科学基金(2021J01623)。
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文摘
目前,在非平衡环境下的r-碰撞问题还没有得到有效的解决.本文提出了一种新的高效算法来对r个不同的非平衡函数寻找对应的r-碰撞.新算法是将现有的r-碰撞算法、并行碰撞搜索算法与非平衡中间相遇攻击技术进行有机结合.具体攻击过程如下所示:首先,攻击者把r个函数分成左右两个集合,当r为偶数时,其对应的左右集合分别为■和■,并需要在左右集合中对应位置的两个非平衡函数fli和■之间寻找碰撞.以第i对为例,攻击者在碰撞-收集阶段可以采用PCS算法收集两个非平衡函数fli和fti的2mi个碰撞.注意到,攻击者需要对左右集合中?r/2?个位置对重复上述寻找碰撞的操作.如果r是奇数,攻击者还需要对剩下的函数f收集2m0个函数值.在碰撞-收集阶段之后,攻击者采用中间相遇攻击在r-?r/2?个列表中寻找r-碰撞.新算法的主要结果是:(1)与现有的r-碰撞算法不同,新算法的时间复杂度是由所需存储量和所选择的分组方法决定的.(2)在存储足够的情况下,新的r-碰撞算法的时间复杂度公式为:当r=2k时,时间复杂度为■;当r=2k+1时,时间复杂度为■,其中Rlj表示左集合中实现代价最大的函数的实现代价,Rc表示未配对函数的实现代价,■表示右集合中各函数实现代价.对于r=2k(或r=2k+1),攻击者首先需要找到■(或■,从而求出该情况下的最佳分组方法和最佳时间复杂度.(3)在存储有限的情况下,如果不知道所有分组方法所需的时间复杂度,攻击者就无法得到最佳的时间复杂度.
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关键词
r-碰撞算法
并行碰撞搜索算法
非平衡中间相遇攻击
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Keywords
r-collision algorithm
parallel collision search algorithm
unbalanced meet-in-the-middle attack
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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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