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对缩减轮数的分组算法Serpent和ICEBERG的差分攻击

作　者: 姜殊佳
导　师: 王美琴；王小云
学　校: 山东大学
专　业: 信息安全
关键词: 分组密码 Serpent ICEBERG 差分攻击
分类号: TN918.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 6次
引　用: 0次
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内容摘要


信息社会中,信息是最具价值的资源和财富。它可借用一切可用的载体,包括网络,电流,印刷品等在社会中迅速传播。在频繁的信息交互中,信息的保密性和安全性显得尤其重要。信息安全,直接影响到军事,政治,金融,以及个人生活的方方面面。信息的加密技术,正是为了保证信息的安全,确保其不能被除合法用户之外的人获取和伪造而提出的。分组密码是密码算法中的一大分支,代表加密是以分组为单位进行的算法。经典的分组密码算法包括DES, IDEA等。针对分组算法的攻击有很多种,例如差分攻击,线性攻击,square攻击等。本文主要针对分组密码中的另一典型算法Serpent进行了差分攻击,并针对可重构硬件提出的算法ICEBERG进行了分析。本文提出了四条Serpent的6轮特征,这些特征的首轮输入差分不固定。在攻击时,取遍这些特征所有可能的输入差分并计算概率。针对同种概率统计路线数目,攻击时采用多种概率结合的方法,三次改进了7轮和8轮Serpent差分攻击的结果。首次的攻击结合了两条特征,将7轮Serpent的差分攻击的数据复杂度改进至275.64个选择明文,时间复杂度改进至276.64次存储访问,8轮Serpent的差分攻击的数据复杂度不变,时间复杂度为2204.64次存储访问。在利用另外一种模式的差分特征进行攻击时,数据复杂度为273.64个选择明文,7轮攻击和8轮攻击的时间复杂度分别为274.64次存储访问和2202.64次存储访问。利用余下的一条差分特征进行攻击时,需要269.46个选择明文,7轮攻击和8轮攻击分别需要270.49次存储访问和2198.49次存储访问。分析ICEBERG的线性变换时,将64个输入比特分为无不相交的16组,每组中的比特在线性变换中仅与组中的三个比特相关。基于这个性质,得到6轮的ICEBERG差分路线中至少具有12个活性S-box,而具有12个活性S-box的差分路线的活性S-box的分组仅有8种可能。搜索得到四条具有概率2-52.6的5轮差分特征,和两条具有概率2-63.2的6轮差分特征,可应用它们分别对6轮和7轮ICEBERG进行差分攻击,两次攻击对应的数据复杂度和时间复杂度都为264个选择明文,和264次加密过程。

全文目录


摘要  8-10
Abstract  10-12
插图索引  12-13
表格索引  13-15
第一章 绪论  15-18
  1.1 密码学相关知识简介  15-16
  1.2 攻击分组密码的典型方法  16-17
  1.3 本文的研究背景和理论价值  17-18
第二章 Serpent算法描述和研究进展  18-22
  2.1 加密过程  18
  2.2 线性变换LT  18-20
  2.3 S-box  20
  2.4 对Serpent的主要攻击进展  20-22
第三章 对Serpent算法的差分攻击  22-38
  3.1 寻找差分路线  22-30
  3.2 对7轮Serpent的差分攻击  30-34
    3.2.1 对7轮Serpent的差分攻击的首次改进  30-33
    3.2.2 对7轮Serpent的差分攻击的二次改进  33
    3.2.3 对7轮Serpent的差分攻击的再进一步改进  33-34
  3.3 对8轮Serpent的差分攻击  34-35
  3.4 小结  35-38
第四章 ICEBERG算法简介  38-41
  4.1 加密流程  38-40
    4.1.1 非线性层γ  38
    4.1.2 线性层ε_k  38-39
    4.1.3 轮函数ρ_k  39-40
  4.2 ICEBERG的用途和优势  40-41
第五章 对ICEBERG的分析  41-54
  5.1 线性层ε_k的性质  41-42
  5.2 ICEBERG的6轮差分  42-51
    5.2.1 具有4个活性S-box的二轮差分  43-45
    5.2.2 5轮ICEBERG差分  45-49
    5.2.3 6轮ICEBERG差分  49-51
  5.3 对6轮ICEBERG的差分攻击  51-52
  5.4 6轮攻击的信噪比分析  52-53
  5.5 对7轮ICEBERG的差分攻击和信噪比分析  53
  5.6 小结  53-54
第六章 结论和研究目标  54-55
附录  55-64
  附录1 Serpent的S-box及对应的差分分布表  55-60
  附录2 Biham和G.L.Wang的6轮Serpent差分特征  60-62
  附录3 ICEBERG中的置换表和S-box  62-64
参考文献  64-66
致谢  66-67
学位论文评阅及答辩情况表  67

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信保密与通信安全 > 理论
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