MILP方法在輕量級密碼分析中的應用研究.pdf

1、隨著計算機以及互聯(lián)網(wǎng)技術的普及，信息安全越來越得到人們的重視，密碼學作為信息安全的基石，也越來越得到人們的廣泛關注。分組密碼的研究是當今密碼學研究的一個重要領域，分組密碼一般采用迭代結構，運行速度快且易于實現(xiàn)，因此廣泛運用于各種軟硬件安全系統(tǒng)。分組密碼有多種結構，例如 SPN結構，F(xiàn)eitesl結構等，Present算法，Lbock算法就是SPN結構和Festiel結構的代表算法， Present算法是 A.Bogdanov等在 CHE

2、S2007上提出的一種SPN(Substitution Permutation Network)的結構的超輕量級加密算法，一共將會進行31輪，明密文長度都是64bit，密鑰有兩種選擇分別是80bit和128bit兩個版本，主要是適用于資源受限的環(huán)境。由于其簡單且高效，在物聯(lián)網(wǎng)和射頻識別技術（RFID）中得到廣泛的應用。Lblock密碼算法是在2011年應用密碼學網(wǎng)絡安全會議上提出的輕量級分組密碼．Lblock是分組長度為64bit的Fe

3、istel結構的分組密碼算法，共32輪，密鑰長度為80bit。MILP全稱是混合整數(shù)線性規(guī)劃（Mixed-Integer Linear Programming）是一類源于線性規(guī)劃的優(yōu)化，目標是優(yōu)化在一定約束條件下的目標函數(shù)?；旌险麛?shù)線性規(guī)劃在學術界和工業(yè)界都得到了廣泛的應用。在分組密碼各個模塊，MILP的模型是不一樣的。孫思維教授在亞密會上提出了 MILP模型在分組密碼中的應用，以及Nicky Mouha，Qingju Wang等人對于

4、MILP模型結合分組密碼的差分分析，以及最近由日本人Todo提出的Division Property，結合MILP方法去搜索輕量級分組密碼算法的積分區(qū)分器的平衡位置。
　　本研究主要內容包括：⑴對SPN類的Present算法，結合該算法的不可能差分特征進行研究，使用兩種方法，一種是活躍 S盒擴散的總數(shù)和輪數(shù)，統(tǒng)計 S盒擴散之和最少的那一種情況，即為最優(yōu)的情況；另一種是借助于貪婪算法進行研究，排出不可能出現(xiàn)的差分特征。⑵對Feite

5、sl類的Lblock算法進行積分攻擊，核心是構造合適的積分區(qū)分器，然后根據(jù)自己總結的 Lblock算法的密鑰擴散規(guī)律，統(tǒng)計需要猜測的密鑰數(shù)量，并得出積分攻擊的時間復雜度和數(shù)據(jù)復雜度，并與 Lblock算法其他分析方法的時間數(shù)據(jù)復雜度進行對比，基于積分攻擊的Lblock算法的時間復雜度降低。⑶由Lblock算法的積分攻擊，結合最新的 Todo提出的 Division Property理論概念，在前人的基礎上對Lblock算法結合MILP模