若干流密碼算法的故障分析研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展,流密碼算法的設(shè)計(jì)與分析再一次成為各國(guó)學(xué)者研究的熱點(diǎn)。3GPP從1998年就開(kāi)始為無(wú)線通信選擇加密標(biāo)準(zhǔn)。ECRYPT在2004年啟動(dòng)eSTREAM項(xiàng)目,最終選出了7個(gè)(4個(gè)軟件、3個(gè)硬件)流密碼算法,對(duì)這些算法進(jìn)行安全性分析,對(duì)于實(shí)際生活中的應(yīng)用有很重要的意義。故障攻擊的主要優(yōu)點(diǎn)是一旦注入的故障滿足給定的故障模型,就能以很小的時(shí)間和空間代價(jià)攻擊成功,因此現(xiàn)實(shí)環(huán)境中密碼設(shè)備都面臨著故障攻擊的嚴(yán)重威脅。
　　

2、本文選擇了SOSEMANUK算法和ZUC算法作為研究對(duì)象, SOSEMANUK是eSTREAM項(xiàng)目選出的4個(gè)軟件之一,在現(xiàn)實(shí)生活中有廣泛的應(yīng)用。ZUC是中科院自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)流密碼算法,已經(jīng)被3GPP選為下一代無(wú)線通信4G的加密標(biāo)準(zhǔn)。完成的主要工作如下:
　　總結(jié)流密碼和故障攻擊研究的現(xiàn)狀。
　　改進(jìn)了SOSEMANUK算法的差分故障攻擊方法,首先引入了通過(guò)后驗(yàn)概率反推故障類型的機(jī)制,提高了故障的利用率,將所需故障數(shù)從6144

3、個(gè)降低到4608個(gè);其次進(jìn)一步挖掘了S盒的特性,將攻擊的時(shí)間復(fù)雜度從2^48降低到2^35.16,空間復(fù)雜度從2^38.17降低到2^23.46,使攻擊在普通計(jì)算機(jī)上就能進(jìn)行;同時(shí)我們使用閥值機(jī)制將區(qū)分度不高的S盒加入到不確定列表中,從而增加了攻擊的成功率。
　　提出了ZUC的差分故障攻擊方法,在單比特故障模型下,獲取部分內(nèi)部狀態(tài)的時(shí)間復(fù)雜度為2^62。
　　在研究過(guò)程中,首先針對(duì)性的對(duì)故障模型進(jìn)行了定義和分類,接著分析了主