改进的KLEIN算法及其量子分析

KLEIN自提出之后经历了截断差分分析、积分分析等攻击,加密结构具有实际安全性,但是由于密钥扩展算法的脆弱性导致了全轮密钥恢复攻击。首先,修改密钥扩展算法,提出一种改进后的算法N-KLEIN;其次,采用in-place方法对S盒进行高效量子电路实现,减小了电路的宽度和深度,提高了量子电路的实现效率;再次,使用LUP分解技术实现混淆操作的量子化;继次,对N-KLEIN进行量子电路设计,提出全轮N-KLEIN的高效量子电路。最后,评估N-KLEIN算法量子实现的资源占用,并与PRESENT、HIGHT等现有的轻量级分组密码的量子实现占用资源进行对比;同时,基于Grover算法对密钥搜索攻击所需要的代价进行深入研究,给出Clifford+T模型下N-KLEIN-{64,80,96}使用Grover算法搜索密钥需要的代价,并评估了N-KLEIN的量子安全性。对比结果表明,N-KLEIN算法量子实现的成本明显较低。

面向ATtiny微处理器的KLEIN分组密码算法实现

随着无线传感器和射频芯片等物联网应用的广泛兴起,相应的信息安全问题也得到更多的重视.由于具有低功耗的特性,轻量级分组密码算法在资源受限环境下的应用前景得到广泛关注.在RFIDSec 2011会议上,Gong等人提出一种新的适用于物联网资源环境下软件实现的轻量级分组密码算法KLEIN.本文从ATtiny微处理器的特点出发,基于AVR ASM语言给出了KLEIN分组加密算法的优化实现.在实现过程中,采用查找表和逻辑运算相结合的方法,降低了算法在MixNibbles步骤上的计算复杂度,在算法实现的处理速度和存储开销数据上取得较好的平衡.实际试验数据表明,优化后的KLEIN算法实现在AT-tiny微处理器平台下与原有算法实现相比具有较大优势.

基于KLEIN密码的存储器加密技术

针对日益严峻的智能卡芯片数据存储安全威胁以及当前常用存储器加密技术的不足等问题,提出了基于轻量级分组密码算法KLEIN的智能卡存储器加密方法,设计实现了KLEIN密码算法的IP核,并给出性能与安全性的分析.与传统方法相比,本文方法可以保证智能卡芯片高效运行、抗DPA攻击和安全存储.

一种基于新IP核设计的存储器加密方案

对日常使用的芯片安全存储问题进行了分析研究，对比了几种常用的加密技术，并分析了其优缺点，通过设计新的KLEIN的IP核，提出了一种新的轻量级芯片加密算法。实验表明，该方法可以在一定程度上提高芯片抗差分能量分析攻击的水平。