基于Present算法的无线网络通信数据安全加密方法

为降低无线网络通信中数据传输节点的损失系数,引进Present算法,设计一种针对无线网络通信数据的安全加密方法。将贝叶斯定理作为参照,计算得到无线网络通信中数据处于安全状态的概率,推断得到数据通信的安全等级,实现对无线网络通信数据类别的划分;引进Present算法,生成无线网络通信数据轮密钥;根据窗口分割的结果,提取通信网络敏感数据,设定无线网络通信数据的时间序列,实现对无线网络通信数据中敏感数据的主动安全加密。实验结果表明:所提方法应用效果较好,可以将加密后节点损失系数控制在一个相对较低的水平,通过此种方式,降低节点在通信与传输信息时的损失。

基于Present算法的通信网络自主防御数据安全加密方法

由于传统的通信网络数据加密方法受到攻击时节点损失系数较大,无法保证加密后的数据安全性,文章提出一种基于Present算法的通信网络自主防御数据安全加密方法。提取通信网络自主防御敏感数据,利用混沌条件量生成Present算法的轮密钥,实现敏感数据的加密。实验结果表明:经过此方法加密后的通信网络自主防御数据,受到攻击时节点损失系数仅有0.06,具有较好的加密性能。

基于PRESENT算法的RFID安全认证协议

物联网中RFID技术的应用非常广泛,但是RFID系统的安全性却存在着很大隐患。在RFID系统中标签与读写器间的通信信道是最易受到攻击,传输数据的完整性与保密性得不到保障,因而需要加强RFID系统通信的安全机制。考虑到RFID系统的硬件条件与成本限制,需要建立一个适合RFID系统的安全认证协议,来解决在RFID系统中信息传输所遇到的安全问题。PRESENT算法是轻量级的分组加密算法,将PRESENT结合到RFID系统的安全认证协议中,形成了新的RFID安全认证协议PRSA(PRESENT based RFID security authentication)。此协议可以增强RFID系统的安全性而又不会占用过多的硬件资源,从而能够适用于低成本的RFID系统的通信安全。

基于PRESENT算法的安全标签基带设计

针对无线射频识别(RFID)标签芯片中存在的安全问题,设计一款具有安全功能的UHF RFID标签基带,该基带遵循我国自主射频识别空中接口协议GJB7377.1-2011。通过研究RFID标签的设计需求和安全策略,给出基于PRESENT加密算法和安全协议的标签安全性设计方案。基带设计采用寄存器分时复用、功耗管理、多时钟域设计、门控时钟等低功耗策略。实验结果表明,该数字基带符合自主标准,具有安全功能,基带总面积为339.84μm×332.56μm,其中安全模块占总面积的36.5%,基带总功耗低至5.26μW。

对16轮PRESENT算法差分分析的改进

PRESENT算法是一个SPN结构的轻量级分组密码算法,适用于计算资源有限的环境与设备.差分分析是攻击分组密码最为基本和有效的方法之一,对于迭代31轮的PRESENT算法,目前最好的差分分析结果是16轮,使用明文全空间2^(64)个选择明文.本文在原有差分分析结果的基础上,根据线性P置换的扩散性质,得出在相邻两轮中活动S盒的数目与S盒差分值的汉明重量之间的关系.搜索差分路径时取不同位置的活动S盒,比较6轮差分路径的结果,在得到最多结果的位置上寻找14轮概率为2^(-62)的差分路径,从解密方向找到119个,从加密方向找到28个.在成功率为99%的情况下,将16轮多差分输入值-单差分输出值分析结果的数据量由原来的2^(64)个选择明文降低到2^(59.16)个,时间复杂度由原来的2^(64)次内存访问降低到2^(59.16)次,存储复杂度由原来的2^(32)个6比特计数器降低到2^(32)个3比特计数器.同时给出单差分输入值-多差分输出值的差分分析结果,数据量为2^(61.16)个选择密文,时间复杂度为2^(61.16)次内存访问,存储复杂度为2^(32)个4比特计数器.

一种类PRESENT算法型分组密码算法设计

所设计的算法(PRESENT2.0算法)设计思路来源于PRESENT算法,与PRESENT-80相同,采用64比特分组长度、80比特密钥长度,包括31轮函数变换以及最后的密钥白化过程,其S盒来自PRESENT算法S盒的仿射等价类.因此,其安全性与PRRESENT算法基本一致,甚至在实现效率方面优于PRESENT.

基于PRESENT算法的智能卡芯片存储加密

该文将轻量级密码算法PRESENT用于智能卡芯片存储加密中,用于保证卡内代码及数据的安全。首先指出总线置乱方法存在选择明文攻击隐患,而异或加密方法在Flash擦除操作时会导致密钥泄露,进而指出引入PRESENT算法的重要性。同时,该文给出PRESENT算法在智能卡芯片中的具体实现方法,包括电路设计、密钥分散存储和故障攻击抵御措施。与传统方法相比,该文所提方法即保证了智能卡芯片运行的效率,又提高了存储加密的安全性。

针对PRESENT分组密码算法的代数分析

研究针对PRESENT分组密码的代数分析。通过使用S盒的表达式形式,构建出多轮PRESENT加密中的代数方程组。这种构建方程的方法被推广到具有小型S盒的典型SPN型分组密码算法的方程构建问题中。对简化的PRESENT算法进行了攻击实验,采用MiniSAT作为攻击过程中的求解工具,对四轮、六轮PRESENT加密进行实际攻击。可以在1 min内恢复四轮加密的所有密钥,数小时内恢复六轮加密的密钥。通过引入了差分思想,将有效攻击轮数提高到八轮。

安全PRESENT加密算法的硬件实现

分组密码是现代密码学的重要分支,具有易于标准化、易于软硬件实现和速度快的特点。PRESENT作为典型的分组密码算法,目前已经被广泛应用在各个安全领域,同时PRESENT也成为各种攻击方式的主要攻击对象。本论文主要内容为PRESENT加密电路的实现,涉及的知识主要包括密码学和电路设计两方面。

针对轻量级分组密码算法PRESENT的随机差分故障攻击

轻量级分组密码算法PRESENT采用了SPN网络结构,具有实现面积小、功耗低等特点,因此广泛使用于资源受限的环境中。针对PRESENT算法,设计多字节故障模型,在PRESENT算法的第30、29轮的任意位置分别进行随机故障注入,注入的字节数不固定。利用PRESNET算法的故障传播路径,构建输出差分和可能输入值之间的关系,通过提出的并行S盒分析方法得到正确输入,进而得到正确的轮子密钥。最后通过分析密钥编排方案,只需要两轮正确的轮子密钥即可推导出初始的80 bits主密钥。实验结果表明,与现有的针对PRESENT算法的故障攻击相比,利用提出的故障模型,可以将攻击复杂度由2^(31)降低到2^(18),并且轮密钥攻击平均时长由20000 ms降低到1000 ms。与此同时,提出的方法将单字节、固定位置故障模型改进为多字节、任意位置的故障模型,更加符合实际的攻击情况,降低了对故障注入设备的要求,提高方法的实用性。

基于Feistel结构的超轻量级分组密码算法(PFP)

面向无线终端资源受限环境对加密算法的应用需求,借鉴PRESENT算法的设计思想,采用Feistel结构,并修改扩散层的P置换,设计了一种超轻量级分组密码算法PFP。其硬件实现需要1355GE,优于PRESENT算法,满足资源极端受限环境的需求(2000GE以下)。速度测试结果表明,PFP算法的软件实现效率约为PRESENT算法的1.5倍。依赖性测试、线性分析、差分分析、不可能差分分析和密钥编排攻击表明,PFP算法满足轻量级分组密码的安全需求。

基于碰撞模型的PRESENT密码代数旁路攻击

提出了一种新的分组密码通用的基于碰撞模型的分组密码代数旁路分析方法—代数功耗碰撞攻击,将代数攻击与功耗碰撞攻击结合,首先利用代数分析方法建立密码算法等效布尔代数方程组;然后通过功耗攻击手段获取密码加密过程运行时泄露的功耗信息,经分析转化为加密过程碰撞信息,并表示为关于加密中间状态变元的代数方程组;最后使用CryptoMiniSAT解析器求解方程组恢复密钥。应用该方法对在8位微控制器上实现的PRESENT密码进行了实际攻击,实验结果表明,代数攻击基础上引入额外的代数方程组,可有效降低方程组求解的复杂度;PRESENT易遭受此类代数功耗攻击的威胁,明密文已知,以4个样本全轮碰撞或8个样本部分轮碰撞信息成功获取PRESENT 80bit完整密钥。此外,文中分析方法也可为其它分组密码功耗碰撞分析提供一定思路。

PRESENT密码的差分故障攻击

针对PRESENT密码算法的差分故障攻击,分析PRESENT算法差分故障传播特点的方式,优化导入故障位置,利用组合穷举搜索,建立不同的攻击模型来快速获取原始密钥.结果表明,影响PRESENT算法的差分故障攻击结果有两个因素:攻击轮数和故障密文数目.在倒数第二轮攻击平均需要30个故障密文就可以成功恢复出该轮64 bit轮密钥,在低轮数针对该密码算法进行差分故障攻击,仅仅需要9个故障密文就能恢复全部密钥.同时这种攻击方式在单故障密文的密钥搜索复杂度和攻击复杂度分别为226和231.

针对低轮PRESENT的代数攻击

基于MiniSAT2.0软件,研究对低轮PRESENT的代数攻击问题。提出将S盒表示为单项式个数较少的无冗余等效方程组的方法,将PRESENT的S盒表示为由14个单项式个数均≤6的8元布尔方程构成的等效方程组,并基于不同的已知明文量,利用MiniSAT软件对PRESENT进行代数攻击实验,获得了较好的攻击效果。实验表明,在已知明文条件下可以在121h内求出80bit密钥的5轮PRESENT的全部密钥比特,在选择明文条件下可以在203h内求出6轮PRESENT的全部密钥比特。

面向嵌入式应用的加密算法开销与性能分析

为了找出最适合无线传感器网络应用的加密算法,通过对SEA算法、PRESENT算法、HIGHT算法进行理论分析,利用Atmega 128L微处理器作为评估平台,对其开销和性能做了估计,并将仿真结果与其它算法进行比较。实验结果表明,HIGHT具有最优的性能,并且其内存开销也比较小,非常适合用于资源受限的应用中。为了高效地实现一种加密算法,其计算字长必须接近微处理器的字长。此外,SEA和PRESENT并不适合软件实现,硬件实现是更好的选择。

PFP算法改进的不可能差分分析

目前资源受限环境的应用场景越来越多,该场景下的数据加密需求也随之增加。以国际标准PRESENT算法为代表的一大批轻量级分组密码应运而生。PFP算法是一种基于Feistel结构的超轻量级分组密码算法,它的轮函数设计借鉴了国际标准PRESENT算法的设计思想。PFP算法的分组长度为64比特,密钥长度为80比特,迭代轮数为34轮。针对PFP算法,研究了其抵抗不可能差分分析的能力。在该算法的设计文档中,设计者利用5轮不可能差分区分器攻击6轮的PFP算法,能够恢复32比特的种子密钥。与该结果相比,文中通过研究轮函数的具体设计细节,利用S盒的差分性质构造出7轮不可能差分区分器,并攻击9轮的PFP算法,能够恢复36比特的种子密钥。该结果无论在攻击轮数还是恢复的密钥量方面,均优于已有结果,是目前PFP算法最好的不可能差分分析结果。

几种轻量级加密算法的比较研究

随着无线射频识别(RFID)技术在各个应用领域的迅猛发展,轻量级(lightweight)加密算法日益受到人们的关注。在RFID中硬件资源是极端受限制的,为了在算法加密性能与硬件资源开销间得到一个好的权衡,把椭圆曲线加密算法(ECC)与流密码加密算法中RC4算法,分组加密算法中的PRESENT算法,进行分析比较。并选取Atmega-32微处理器在AVR Studio仿真平台上进行分析比较。实验获得了这三种算法在算法运行效率、密码安全强度和硬件资源开销间的比较结果。得出,在硬件资源同样极端受限的环境下,ECC所表现出的运行效率和密码安全强度是其他两种算法所不能比拟的,证明了非对称加密算法也可以做到轻量化。