AES-192的相关密钥飞去来器攻击和矩形攻击

相关密钥攻击是对AES十分有效的分析方法之一.在2022年亚密会上,Derbez等利用概率为2−108的10轮相关密钥飞去来器区分器给出了目前最好的AES-192的全轮攻击.本文改进了全轮AES-192的相关密钥飞去来器和矩形攻击.基于Wang等的9轮相关密钥飞去来器区分器的截断差分,本文利用飞去来器分布表(BDT)技术给出目前概率最高的10轮相关密钥飞去来器区分器,概率为2−105.92.基于该区分器,改进了全轮AES-192的相关密钥飞去来器攻击,时间、数据和存储复杂度分别为2^(121.92)、2^(121.92)和2^(90.92),与之前的结果相比时间复杂度改进了22.08.进一步,给出了全轮AES-192的相关密钥矩形攻击,时间、数据和存储复杂度分别为2^(127.9)、2^(119.5)和2^(131.5),这也是目前在选择明文模式下对全轮AES-192最好的攻击结果.

对完整轮数ARIRANG加密模式的相关密钥矩形攻击

对SHA-3计划候选算法ARIRANG采用的分组密码组件进行了安全性分析,利用初始密钥的一个线性变换和轮函数的全1差分特征,给出了一个完整40轮ARIRANG加密模式的相关密钥矩形攻击,该攻击是第一个对ARIRANG加密模式的密码分析结果。攻击结果表明:ARIRANG加密模式作为分组密码是不抵抗相关密钥矩形攻击的。

42轮SHACAL-2新的相关密钥矩形攻击

利用SHACAL-2密码算法轮变换的特点,构造了一个新型的34轮区分器。基于该区分器和部分密钥分别猜测的技术,针对40轮、42轮简化SHACAL-2分别给出了新的攻击方法。研究结果表明:利用2个相关密钥,对40轮SHACAL-2进行相关密钥矩形攻击其数据复杂度约为2235选择明文数据量,计算复杂度约为2432.6次加密;而对42轮SHACAL-2进行相关密钥矩形攻击其数据复杂度约为2235选择明文数据量,计算复杂度约为2472.6次加密。与已有的结果相比较,这些新分析所需的数据复杂度和计算复杂度均有明显的降低。

对完整轮数ARIRANG加密模式的新的相关密钥矩形攻击

针对ARIRANG加密模式,利用相关密钥矩形攻击的方法对其安全性进行了重新评估。首先找到了一些新的38轮和39轮的高概率相关密钥矩形区分器,然后在此基础上将区分器进行改进,改进的主要思想是:利用模减差分和异或差分的混合表示方式代替原先的异或差分,同时在区分器的输出中选择一个差分集合代替原先单一的差分。基于以上各种新的高概率区分器,对全轮ARIRANG加密模式进行了攻击,其结果优于以往的攻击结果。其中最好的攻击结果为:攻击全轮的ARIRANG-256加密模式所需的数据复杂度和时间复杂度分别为2220.79和2155.60。

Eagle-128算法的相关密钥-矩形攻击

该文利用高次DDO(Data Dependent Operations)结构的差分重量平衡性和SPN结构的高概率差分对构造了Eagle-128分组密码算法的两条5轮相关密钥-差分特征,通过连接两条5轮特征构造了完全轮相关密钥-矩形区分器,并对算法进行了相关密钥-矩形攻击,恢复出了Eagle-128算法的64 bit密钥。攻击所需的数据复杂度为281.5个相关密钥-选择明文,计算复杂度为2106.7次Eagle-128算法加密,存储复杂度为250 Byte存储空间,成功率约为0.954。分析结果表明,Eagle-128算法在相关密钥-矩形攻击条件下的有效密钥长度为192 bit。

MD-64算法的相关密钥-矩形攻击

该文针对MD-64分组密码算法在相关密钥-矩形攻击下的安全性进行了研究。分析了算法中高次DDO(Data Dependent Operations)结构、SPN结构在输入差分重量为1时的差分转移规律,利用高次DDO结构的差分特性和SPN结构重量为1的差分路径构造了算法的两条相关密钥-差分路径,通过连接两条路径构造了算法的完全轮的相关密钥-矩形区分器,并对算法进行了相关密钥-矩形攻击,恢复出了32 bit密钥。攻击算法所需的数据复杂度为262相关密钥-选择明文,计算复杂度为291.6次MD-64算法加密,存储复杂度为266.6Byte存储空间,成功率约为0.961。分析结果表明,MD-64算法在相关密钥-矩形攻击条件下的安全性无法达到设计目标。

简化AES-192和AES-256的相关密钥矩形新攻击

利用AES密钥编排的弱点,检查简化AES-192和AES-256抵抗相关密钥矩形攻击的能力.发现两种新的攻击方法:基于4个相关密钥针对9轮AES-192和基于4个相关密钥针对10轮AES-256的新攻击.文中的研究结果表明:利用4个相关密钥,对9轮AES-192进行的相关密钥矩形攻击其数据复杂度约为2^(101)选择明文数据量、计算复杂度约为2^(174.8)次加密;利用4个相关密钥,对10轮AES-256进行的相关密钥矩形攻击其数据复杂度约为2^(97.5)选择明文数据量、计算复杂度约为2^(254)次加密.与已有的结果相比较,这些新分析在攻击9轮AES-192和10轮AES-256中所需的相关密钥数量是最少的.此外,文中还改进了FSE2007论文中针对10轮AES-192的相关密钥矩形攻击,使其所需的数据量和计算复杂度均有所降低.

减轮分组密码算法MIBS的分析

利用S盒和线性层的性质,设计一个简单而快速的差分路径搜索算法,给出差分路径的估计;利用S盒的输出差分集合和轮子密钥之间的关系,给出14轮的差分分析;同时,可以找到两个短的、高概率相关密钥差分特征,即7轮和5轮相关密钥差分特征,构成12轮相关密钥矩形区分器,实现14轮MIBS算法的相关密钥矩形攻击,攻击需要2^(55)个选择明文,计算复杂度为2^(55)。研究结果表明,对于差分分析和相关密钥矩形攻击,MIBS算法仍是安全的,同时,结果也丰富了MIBS算法的安全性分析。