对分组密码算法ARIA算法不可能差分分析的改进

依据ARIA的结构特性,基于Yu Sasaki和Yosuke Todo给出的4.5轮截断不可能差分路径,实现了对7轮ARIA-256的不可能差分分析,需要数据复杂度为2112和大约2217次7轮加密运算。与现有的研究成果对比,该分析在数据复杂度和时间复杂度上都有所减少。进一步研究8轮不可能差分分析,需要数据复杂度为2191和大约2319次8轮加密运算。虽然该结果超过了穷举搜索的攻击复杂度,但与已有的研究成果对比,减少了攻击复杂度。该方法改进了文献[12]的分析结果,降低了7轮攻击和8轮攻击的攻击复杂度。

ARIA分组密码算法的不可能差分攻击

ARIA密码是2003年由韩国学者提出,并在2004年被选为韩国分组密码标准的新的分组密码算法.为了使用不可能差分方法对ARIA密码算法进行安全性分析,首先,根据ARIA密码的结构特征,构造一条4轮不可能差分路径,通过在不可能差分路径前面增加2轮、后面增加1轮的方式,对7轮ARIA密码算法进行不可能差分攻击.研究结果表明:7轮攻击共需要2119选择明文和大约2218次7轮加密运算.与已有结果相比较,该次攻击进一步降低了数据复杂度和时间复杂度.同时,在4轮不可能差分路径基础上,通过前面增加2轮、后面增加2轮的方式,首次提出了对ARIA密码算法的8轮不可能差分的新攻击.研究结果表明:8轮不可能差分攻击共需要2207选择明文和大约2346次8轮加密运算,已超过穷举搜索的攻击复杂度,故可认为在该路径下的8轮不可能差分攻击中ARIA密码算法是安全的.

ARIA分组密码差分功耗分析

分析了密码算法加密过程的功耗泄露模型,给出了差分功耗分析的基本原理,针对ARIA分组密码中查找S盒的功耗泄漏进行了差分功耗分析,并进行仿真实验。实验结果表明：ARIA密码中S盒查表操作功耗消耗易遭受差分功耗攻击,对800个随机明文的功耗曲线进行实验分析,可获取ARIA加密前4轮轮密钥,结合密钥扩展算法即可获取128位的主密钥。

ARIA算法的一个新不可能差分路径及相应攻击

分组密码算法ARIA在输入差分有两个字节非零时,经过连续的2轮加密之后,输出差分的某两个字节相等利用这一性质,构造了一条新的4轮不可能差分路径,通过对该路径构造2轮前置路径和1轮后置路径,得到7轮不可能差分路径,实现了对ARIA-256的7轮不可能差分分析.利用算法的混淆层及扩散层的性质进行密钥猜测,推导出各密钥块之间的关系.最后利用早夭技术计算攻击复杂度,该攻击需要数据复杂度为2119和大约2216次7轮加密运算.这与现有的ARIA不可能差分研究成果对比,该攻击减少了时间复杂度.

对7轮ARIA-192的不可能差分分析

ARIA密码是2003年由韩国学者提出的新的分组密码算法,该密码与AES的设计原理相类似,并在2004年被选为韩国的分组密码标准。该文根据ARIA密码的结构特征,提出ARIA密码的一种新的7轮不可能差分攻击路径,首次实现了对ARIA-192的不可能差分攻击,攻击的时间复杂度为176.22。同时,利用扩散层的相关性质降低攻击ARIA-256的时间复杂度为192.22。

ARIA的不可能差分分析

研究了ARIA在不可能差分分析下的安全性.通过对ARIA线性扩散层的分析,提出一类新的6轮ARIA的不可能差分,并从差分重量的角度,给出了2类具有一般形式的6轮ARIAR的不可能差分的结构和计数,从理论上证明了能够达到目前研究最优的6轮ARIA的所有不可能差分.研究结果表明,在输入输出差分重量为10的条件下,攻击6轮ARIA所需的数据量为2120个选择明文,计算量为294.5次6轮加密.

两类扩散结构特征向量的研究与应用

SP(Substitution&Permutation)模型是分组密码常用模型之一。该文提出了基于扩散结构特征向量构造SP模型高概率差分传递链和线性逼近链的方法。利用该方法构造了ARIA算法6轮概率为2-168的差分传递链,并构造了仅使用一个S盒的6轮弱化ARIA算法达到概率上界2-144的差分传递链。结果表明,SP模型的设计者应当尽量选择特征向量个数较少且不含低重量特征向量的扩散结构。此外,该文还给出了准对合MDS(Maximum Distance Separable)矩阵及循环移位矩阵的特征值以及特征向量计数公式。