分组密码分析技术研究

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1、分组密码分析技术研究西安电子科技大学博士学位论文分组密码分析技术的研究姓名：张美玲申请学位级别:博士专业:通信与信息系统指导教师:王新梅20100401摘要本论文主要对现代分组密码的分析技术进行较为深入的研究,着重于利用传统的密码分析技术对美国高级加密标准和中国的无线局域网加密标准进行分析。主要成果有：•研究了不可能并分攻击的原理和目前为止所有对的不可能并分攻击。提出了对七轮的不可能差分攻击的一般方法，并利用第七轮和第六轮输入的全列数口，II作为参数，得到不可能差分攻击过程中所需的明文对数与加密轮数的权衡关系，给

2、岀，II在不同密钥长度下对应的明文对数与加密轮数,其对应关系直接说明了对.、•和••攻击的可行性以及攻击复杂度。•研究的差分特性，设计了一种方法求任意轮的差分特征的活动盒的下限。首先通过将任意轮的任意差分模式进行分解，得到十种段，即任意的分模式都可由这些十种段的其中一些段來组成,然后分析了这十种段的并分模式的活动盒的下限，再研究了这I•种段的任意组合的活动盒的下限，从而求出任意的井分模式所对应的所有可能的井分特征概率的上限。•研究了有关飞來器攻击的理论,分析了的増强的飞來器攻击成功攻击的必要条件和明文四重组选择需

3、要考虑的问题，然后对一个轮矩形区分器进行分析，证明了这个矩形区分器并不存在。最后也分析了的增强的飞来器攻击成功攻击的必要条件。关键词：不可能差分攻击差分特征概率矩形攻击・..・・鲫・tflL血?,11.,,II・・：常用符号说明有限域分组密码的分组长度。分组密码的密钥的长度。拼分组密码的轮函数。第轮的轮密钥。墨轮的特征%,O概率。■位逻辑界或操作,在不会引起混淆的情况也用“表示界或操作。循坏左移操作。串接或的的双射盒■的汉明重量，即非零字节的数目一个段中元素的个数第礴仑的函数的输入差分形第轮的函数的线性变换层的输

4、入差分第轮的函数的输出差分△工独创性或创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢屮所罗列的内容以外，论文屮不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。口期：本人签名：主盗堡叠垒关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即

5、:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电了科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。本人签名：FI期:导师签名：日期:第~章绪论•绪论密码学包含了加密编码学和密码分析学。密码学是信息安全的核心技术么一，而分组密码则是密码学的一个重要分支，属于对称加密体制，具体速度快，易于标准化和软硬件实现等优点、.本篇论文针对美国的高级

6、加密标准和屮国的无线局域网对称加密标准的分析方法进行了研究，并对飞来器攻击和矩形攻击的有效性进行研究，提出了成功进行攻击的必要条件.•现代分组密码概述••现代分组密码的发展概况【，，】密码的发展的历史几乎与书写的历史一样久。在上个世纪的二三十年代，开始将数学，统计学和早期的电子设备应用于密码屮，密码开始变的数学化了。年,发表了《通信中的信息理论》【，创立了著名的信息论，成为了现代通信理论的基础;并于年，发表了《保密系统的信息理论》【】，这篇论文建立了密码系统的数学理论，使得密码从一门艺术发展成为了科学。在其中所提

7、到的“混淆”和“扩散”的密码设计思想一•直被现代分组密码所借鉴。年公钥密码概念【】的提出和年美国数据加密标准的颁布实施标志着现代密码学的诞生。现代分组密码的研究主要包含了两个方面:分组密码的设计和分组密码的安全性分析。分组密码早期的研究基本上是围绕着的，它的结构广泛的应用在其它类似的分组密码中，如系列~、、等。随着年代的密码分析技术的发展,特别是差分密码分析和线性密码分析的相继提出，迫使人们去研究新的密码体制和密码结构，而且随着计算机计算速度的快速提高，成功地用穷举法攻击比特密钥的，因而密钥的长度也必须加长。年等

8、人提岀了一种新的密码体制,，它的设计思想是“混合使用不同代数群中的运算”。随后结构也被广泛地应用于分组密码的设计小，如、、等。目前分组密码较广泛采用的就是结构和结构。西安电子科技大学博士论文:分组密码分析技术的研究••现代分组密码的设计原则早在世纪，荷兰的密码学家•提出了著名的密码设计的准则:•密码系统必须是可行的、精确的，且不可破译的；•除了密钥外，密码系统的所有细节都