分组密码抗差分攻击分析技术研究

论文摘要

差分分析是目前最有效的分组密码攻击方法,因此分组密码的抗差分攻击能力的分析是分组密码安全性分析的一个重要组成部分。本文研究了分组密码抗差分分析模型,对分组密码的差分安全性进行了评估。本文首先详细分析了分组密码的结构和组件,设计了分组密码抗差分攻击能力的统一分析模型,从三个方面检测了分组密码的差分安全性。在模型中结合了高概率差分特征搜索和估计差分特征概率上界两种方法,对分组密码的抗差分攻击能力进行分析。同时,本文提出了一个新的高概率差分特征搜索算法,利用了一些筛选手段提高了差分特征的搜索速度。针对一直以来搜索算法实现过程中中初始值设置困难的问题给出了三种解决方案。实验结果表明,新的算法不仅能够找到最高概率的差分特征,还能找到概率相同的差分特征——多个相同概率的差分特征可以降低攻击需要的数据复杂度。该算法的搜索速度也比已有的算法有明显的提高。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 分组密码的历史和现状
• 1.1.2 分组密码的差分分析历史及现状
• 1.2 课题来源和主要工作
• 1.3 论文组织
• 第二章 基础理论
• 2.1 分组密码
• 2.1.1 分组密码的定义
• 2.1.2 分组密码的结构
• 2.2 分组密码差分分析
• 2.2.1 差分特征的定义
• 2.2.2 差分密码分析基本思想
• 2.3 差分密码分析的推广
• 2.3.1 高阶差分密码分析
• 2.3.2 不可能差分密码分析
• 2.3.3 截断差分密码分析
• 第三章 分组密码抗差分分析模型
• 3.1 分组密码抗差分分析模型的建立
• 3.2 分组密码抗差分分析模型基本模块
• 3.2.1 分组密码统一描述模型
• 3.2.2 S 盒的差分均匀度
• 3.2.3 分组密码的特征概率的计算
• 3.2.4 抗差分攻击能力估计
• 3.3 本章小结
• 第四章 分组密码差分特征自动化搜索的设计与实现
• 4.1 分组密码差分特征搜索现有算法
• 4.1.1 现有算法介绍
• 4.1.5 现有算法优缺点分析
• 4.2 差分特征自动化搜索
• 4.2.1 分组密码的差分特征搜索
• 4.2.2 S 盒均匀的分组密码的差分特征搜索
• 4.3 本章小结
• 第五章 不可能差分密码分析
• 5.1 分组密码抗不可能差分攻击能力
• 5.1.1 S 盒的扩散特性
• 5.1.2 P 置换的扩散特性
• 5.2 分组密码不可能差分特征搜索
• 结束语
• 参考文献
• 附录A DES的S1差分分布表
• 附录B DES的常用差分特征及概率
• 附录C Camelha的部分差分分布表
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢