分组密码的分析技术

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1、摘要现代密码学理论和密码技术是信息安全的重要基础．分组密码是密码学的一个重要分支，它具有速度快、易于标准化和便于软硬件实现等特点，通常是信息与网络安全中实现数据加密、数字签名、认证及密钥管理的核心体制。论文对高级加密标准AES等分组算法的分析方法进行了研究。得到如下主要研究结果：1．利用不可能差分特性，构造一个4轮AES的不可能差分分析的区分器，在此区分器的基础上给出一种不可能差分分析6轮AES的新方法。整个攻击过程需要2⋯选择明文，约285的6轮AlES运算，所需的存储空间为257分组。2．利用AES-

2、192和AES．256的密钥编排方案，提出不可能差分分析7轮AES一192和8轮AES-256的方法。分析7轮AES．192共需要2t06选择明文，约2157的7轮AES．192加密，所需的存储空间为2129分组；分析8轮AES．256共需要21∞选择明文，约2244的8轮AES-256加密，所需的存储空间为2217分组。3．分析了我国官方公布的第一个商用分组密码算法SMS4，根据SMS4每一轮输入输出对差分的变化，给出一个14轮SMS4的不可能差分，并提出一种不可能差分分析17轮SMs4的方法。分析17

3、轮的SMS4，需要2埘选择明文，2124的17轮加密以及2的分组的存储空间，猜测密钥的错误概率仅为2‘88一。4．利用AES．192密钥扩展算法的特点，并选择合适的相关密钥，结合Square攻击分别给出了一个相关密钥Square攻击7轮和8轮AES．192的新方法．在分析8轮AES．192时，利用密钥扩展算法确定了在特定相关密钥差分下的前8轮子密钥所有确切差分值。新方法攻击8轮AES．192仅需245选择明文，240存储以及2167的8轮AlES．192加密。5．利用AES。128密钥扩展算法的特点，并选

4、择合适的相关密钥，结合矩形攻击，首次给出相关密钥矩形攻击7轮AES．128的方法。该方法攻击7轮AES．128需要2”5选择明文(256个相关密钥)以及2115的7轮AES．128加密，成功恢复密钥的概率约为95．8％．6．利用模式的局部差分恒等原理，针对PMAC和TMAC．V两种基于分组密码的工作模式，给出一种新的随机消息伪造攻击。该攻击可对随机消息的PMAC和TMAC．V进行伪造，伪造的成功概率均为86．5％，高于已有文献中63％的成功概率。对PMAC输出无截断的攻击复杂度为【O，2n,2+1，l，o

5、】，输出有截断的攻击复杂度为【o，2n／2+1．r,／fl，2”7】；对"I"MAC—V的攻击复杂tt为[o，2栅1，1，o】。关键词：分组密码密码分析差分攻击高级加密标准AESAbstractModemcryptologicaltheoryandtechnologyareimportantbasisofinformationsecurity．Blockcipherisallimportantbranchofcryptology,andithasmanyattractivefeaturessuchashi

6、【咖rates，easyforstandardization，andefficientforbotlIsoftwareandhardwareimplementations．BlockcipherisusuallycorecomponentsininformationandInternetsecurityfordataencryption，datasignature，authenticationandkeymanagement．Thisdissertationinvestigatesthetechnique

7、sforcryptanalysisofblockciphers，withemphasisonAdvancedEncryptionStandard(A正S)．TheauthorobtainsmainresultsasfoIlows：1．Animpossibledifferentialpropertyfor4-roundAESisdetermined．Basedonthisproperty,anewmethodisproposedforcryptanalyzingthe6-roundAES．Thisattac

8、konthereduced6-roundAESrequiresabout2995chosenplaintexts，performs2跖6-roundAESencryptions．anddemands257wordsofmemory．Twomethodsforimpossibledifferentialcryptanalysisof7-roundAES·192and8-roundAES-256arepresented，byexp