sms4算法分析及其在3g中的应用

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1、SMS4ALGO砌THMANALYSISANDITSAPPLICATIONIN3GCOMM烈ICATIONSYSTEMThesisSubmittedtoZhejiangNormalUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringWangYingsong(ComputerSoftwareTheory)ThesisSupervisor：ChenWeiApril，2010SMS4算法分析及其在3G中的应用摘要为了保障3G通信系统的安全，3GP

2、P定义了数据加密算法F8和完整性认证算法F9，这两个算法都是以同一个分组密码作为内核算法的。从安全性角度考虑，我国需要自主设计一个分组密码作为F8和F9的内核算法。本文从以下几个方面研究了国产算法SMS4作为F8和F9内核算法的可行性：1．安全性方面，分析了SMS4抵抗线性攻击和差分攻击的能力。对非平衡Feistel结构的SMS4，采用类似于平衡Feistel结构下的分析方法，从理论上建立了SMS4线性偏差概率和SMS4轮函数F线性偏差概率之间的关系式，再进一步根据轮函数F的一轮SP结构特点，建立与S盒线性偏差概率之间的关系式。通过这个关系式求

3、出32轮SMS4线性偏差概率的一个上界。采用类似的分析方法，求出32轮SMS4差分特征概率的一个上晁。按照Knudsen的安全标准，根据求出的两个概率上界对SMS4作安全评估。结果表明32轮SMS4具有很强的抗线性攻击和差分攻击能力，满足3GPP对内核算法的线性安全性和差分安全性要求。内按为同文均SMS4ALGORITHMANALYSISANDITSAPPLICATIONIN3GCOMMUNICATIONSYSTEMABSTRACTDataconfidentialityalgorithmF8andintegrityalgorithmF9have

4、beendefinedby3GPPtoprotectthesecurityof3Gcommunicationsystems．TheyarebasedONthesameblockcipherascorealgorithm．Fromthesecuritypointofview,ChinashoulddesignablockcipherascorealgorithmofF8andF9．Fromthefollowingaspects，thispaperstudiesthefeasibilityofmakingascorealgorithmofF8and

5、F9．Security,theabilityfortoresistlinearattackanddifferentialattackisanalyzed．AlinearbiasprobabilityrelationshipbetweenanditsroundfunctionisestablishedtheoreticallybyusingthesimilarmethodusedtoanalyzeFeistelstructure．OwingtooneroundSPstructureofroundfunction，anotherlinearbias

6、probabilityrelationshipbetweenandS-boxisestablishedtheoretically．Thenonelinearbiasprobabilityupperboundof32．roundisdeducedbythelatterrelationship．Similarly,onedifferentialcharacteristicprobabilityupperboundof32-roundisdeduced．Basedontwoupperbound，correspondingsecurityevaluat

7、ionismadeaccordingtoKnudsen’Ssecuritystandard．Theresultsshowthat32．roundhasastrongabilitytoresistlinearanddifferentialattack．Someetsthesecurityrequirementof3GPERandomness，keystreamsgeneratedbyF8withascorealgorithmaretestedinrandomness．Firstofall，theF8isrealizedbyClanguage，an

8、dgenerates100groups20000一bitkeystreamsusing100differentcipherkeys．Thenrando