论文部分内容阅读
随着信息技术、物联网通信技术的迅猛发展,RFID（射频识别）技术开始被大量的应用于各种领域,要实现可靠数据传送必须以密码算法为基础提供相应的安全服务。所以,要使物联网能够安全稳定的运行,必须要对其密码算法进行相应的安全性研究。在设计一个安全高效的分组密码时,分析其抵抗差分攻击的安全性是非常有必要的。实现这种方法的一种有效途径是寻找这个密码算法的最小活性S盒数目,或者是这个最小数目的下界。Mouha等人提出利用MILP方法自动分析密码算法抵抗相关密钥差分攻击的安全性,这种方法显著的减少了密码工作者的工作量。然而,这种方法并不能够直接应用到有按位置换扩散层（S-bP结构）的SPN结构的分组密码中,因为它忽略了由非线性代换层和按位置换层共同形成的扩散影响,并且在Mouha等人提出的方法中所呈现的MILP约束项不足以描述一个线性扩散层的差分传播行为。为了适用于S-bP结构的分组密码,我们从以下两方面对Mouha等人的方法进行了扩展:首先,我们为异或（XOR）差分引入了新的表示形式,以能够同时描述出位/字级差异;其次,我们将S盒和按位置换的协同扩散影响考虑在内。我们将改进的方法分别应用到EPCBC算法和PRESENT-80算法上。对EPCBC算法来说,32轮加密对抵抗差分攻击来说是足够安全的。对PRESENT-80算法来说,我们获得了单密钥模型中对应于满轮PRESENT-80算法的活性S盒数目的下界以及相关密钥模型中12轮的结果,进而证明了PRESENT-80可以抵御单密钥差分攻击,以及31轮PRESENT-80算法的最佳相关密钥差分特征的概率以(2-2)15+15+6=2-72为上界。解决一个由r轮分组密码形成的MILP模型,若r相当大,则在计算上是不可行的。在这种情况下,我们可以求助于所谓的简单分割方法。我们指出可以利用一个差分特征的更多详细信息来改善这个简单分割策略,以获得更紧的安全界限。我们将这种方法应用到LBlock算法上,我们证明满轮LBlock的任何相关密钥差分特征的概率的上界是2-60。对LBlock关于相关密钥差分攻击来说,用改善方法得到的安全界限(2-60)较之前方法得到的安全界限(2-56)更紧。