SMS4算法分析及其在3G中的應用.pdf

1、為了保障3G通信系統(tǒng)的安全,3GPP定義了數(shù)據(jù)加密算法F8和完整性認證算法F9,這兩個算法都是以同一個分組密碼作為內(nèi)核算法的。從安全性角度考慮,我國需要自主設(shè)計一個分組密碼作為F8和F9的內(nèi)核算法。本文從以下幾個方面研究了國產(chǎn)算法SMS4作為F8和F9內(nèi)核算法的可行性:
　　 1.安全性方面,分析了SMS4抵抗線性攻擊和差分攻擊的能力。對非平衡Feistel結(jié)構(gòu)的SMS4,采用類似于平衡Feistel結(jié)構(gòu)下的分析方法,從理論上建

2、立了SMS4線性偏差概率和SMS4輪函數(shù)F線性偏差概率之間的關(guān)系式,再進一步根據(jù)輪函數(shù)F的一輪SP結(jié)構(gòu)特點,建立與S盒線性偏差概率之間的關(guān)系式。通過這個關(guān)系式求出32輪SMS4線性偏差概率的一個上界。采用類似的分析方法,求出32輪SMS4差分特征概率的一個上界。按照Knudsen的安全標準,根據(jù)求出的兩個概率上界對SMS4作安全評估。結(jié)果表明32輪SMS4具有很強的抗線性攻擊和差分攻擊能力,滿足3GPP對內(nèi)核算法的線性安全性和差分安全性

3、要求。
　　 2.隨機性方面,對內(nèi)核為SMS4的F8所產(chǎn)生的密鑰流隨機性進行測試。首先將內(nèi)核為SMS4的F8用C語言實現(xiàn),采用不同的主密鑰產(chǎn)生100組20000比特密鑰流,按照FIPS140-2測試標準對100組密鑰流進行了隨機性測試。測試結(jié)果表明,內(nèi)核為SMS4的F8產(chǎn)生的密鑰流表現(xiàn)出極好的隨機性,滿足3GPP對內(nèi)核算法隨機性要求。
　　 3.實現(xiàn)效率方面,測試了內(nèi)核為SMS4的F8用軟件實現(xiàn)時的加密速度。采用不同的主