减轮SPECK算法的不可能差分分析

SPECK系列算法是2013年由美国国家安全局提出的轻量分组密码算法。算法整体为变形的Feistel结构,轮函数为模整数加法、循环移位和异或的组合,即所谓的ARX模块。在不可能差分研究方面,目前仅有LEE等人给出了SPECK 64算法的一些6轮不可能差分特征。该文进一步找到了SPECK 32/64算法和SPECK 48/96算法的一些6轮不可能差分特征,并在其前面添加1轮后面添加3轮,给出了对两个算法的10轮不可能差分分析。

SPECK算法的不可能差分分析

分析了SPECK2n(2n=64,96,128)算法在不可能差分分析下的安全性。首先利用模加法差分的扩散性质,找到了SPECK2n(2n=64,96,128)算法的7轮不可能差分区分器。其次,基于找到的7轮不可能差分区分器,给出了SPECK64/128算法和SPECK128/256算法的11轮不可能差分分析,以及SPECK 96/144算法的10轮不可能差分分析,恢复了全部主密钥。这是SPECK2n/4n(2n=64,96,128)算法的首个不可能差分分析结果。

一种新的基于DSP应用的改进SPECK算法

在基于小波变换的图像压缩编码算法中 ,Pearlman的利用子带内小波系数的聚类特性的SetPartitionEmbeddedblock(SPECK)算法与SPIHT算法相比 ,具有更低复杂度、更快的编解码速度和相近的性能。文中提出了一种基于DSP平台的SPECK编码器在实时环境下的应用方案。通过使用提升结构的整数小波变换并基于DSP平台上对变换流程进行优化 ,以提高小波变换的速度。引进误差比特数 (NumberofErrorBits)概念 ,并定义绝对零系数(AbsoluteZero -Coefficient )对原有的SPECK算法进行改进 ,在不影响压缩性能的情况下 ,显著地减少了原算法对内存的需求 ,并提高了执行速度。实验结果证明 ,改进后的算法适应了大多数的实时系统的要求 ,是一个具有实用价值的DSP解决方案。

SPECK系列算法不可能差分特征的分析

SPECK系列算法是美国国家安全局于2013年提出的一族轻量分组密码算法.徐洪等人通过分析模加法运算的差分扩散性质,找到了SPECK 32/64和SPECK 48/96算法的一些新的6轮不可能差分特征,并给出了SPECK 32/64和SPECK 48/96算法的10轮不可能差分分析,这是目前最好的不可能差分攻击结果.本文进一步分析了SPECK系列算法在模整数加法差分扩散性质下的最长不可能差分特征.首先利用徐洪等人给出的模整数加法的差分扩散性质,分析SPECK 32算法加密方向与解密方向的差分扩散规律,从而证明了在该模整数加法的差分扩散性质下SPECK 32算法的不可能差分特征至多6轮,并给出了所有6轮不可能差分特征.其次,将该结果推广至SPECK 2n (2n=48, 64, 96, 128)算法,利用类似的方法,可证明在该模整数加法的差分扩散性质下SPECK 2n算法的不可能差分特征至多6轮,最后给出了其全部6轮不可能差分特征.

减轮SPECK 32/64算法的积分分析

考虑对SPECK32/64算法的积分分析,找到SPECK 32/64算法的6轮积分区分器,与目前找到的最长零相关特征和最长不可能差分特征的轮数一致。基于找到的6轮积分区分器,在其后面添加3轮,给出对SPECK 32/64算法的9轮积分分析。在对SPECK 32/64算法的分析中,采用部分和技术降低计算复杂度,共需要猜测42比特的子密钥,所需时间复杂度约为263. 5,数据复杂度为231个选择明文。

SPECK型算法的积分分析和不可能差分分析

SPECK系列算法是2013年由美国国家安全局提出的一类重要的轻量分组密码算法.算法整体采用变形的Feistel结构,轮函数是由模加,循环移位和异或组成的ARX模块,其中模加运算为算法主要的非线性部件.目前对于SPECK系列算法的研究主要分为两个方面:一是针对原始SPECK算法安全性的分析,主要的攻击方法包括差分分析、线性分析、积分分析和不可能差分分析等;二是对采用不同移位参数的SPECK型算法的分析,主要包含对它们抗差分分析能力的评估.本文在此基础上研究了采用不同移位参数的SPECK型算法的积分性质和不可能差分性质.我们先利用混合整数线性规划方法,基于可分性搜索了SPECK型算法的积分区分器;接着利用中间相错思想,基于模加运算的差分性质,搜索了SPECK型算法的不可能差分特征.结合已有的差分分析的结论,我们给出了不同分组长度下具有更强抵抗多种攻击能力的好的移位参数.特别的,在减轮情形下,当分组长度为32比特时,我们发现采用移位参数(9,2)的SPECK型算法比原始算法具有更强的抵抗差分分析、积分分析和不可能差分分析的能力.

SPECK分组密码算法的立方测试与分析

SPECK类算法是一类轻量级分组密码算法,由于其出色的平台适用性和软件实现性能而备受关注。针对当前SPECK类算法在抵御立方攻击以及算法内部结构对密钥比特的混淆和扩散方面存在安全隐患的问题,分别利用立方攻击结合二次测试和立方测试对SPECK32/64算法进行分析,在选择明文攻击条件下,若算法简化到3轮,可直接恢复17 bit密钥,攻击时间复杂度约为247,若算法简化到5轮-7轮,通过立方测试均能捕获到密钥中比特。结果表明,SPECK32/64算法需经过8轮以上的迭代操作才能有效抵抗立方分析。

嵌入式零树小波编码算法研究

嵌入式零树小波编码算法是基于小波变换的一种图像压缩方法,它可以实现渐进编解码,从有损到无损压缩,具有较高的压缩比和图像恢复质量,在图像编码中具有非常重要的地位。文中对嵌入式零树小波编码算法及其改进算法的原理、方法和性能进行了介绍和比较,并指出了嵌入式图像编码的研究方向。

一种改进的嵌入式小波图像编码算法

通过深入分析嵌入式集合分裂块(SPECK)算法的优点与缺点,针对其优缺点对其进行改进,提出了一种低内存开销的编码算法:无链表SPECK算法。该算法通过取消原来算法中的链表结构减少内存耗费,提高算法的编码速度,从而使得该算法更易于软、硬件的实现;同时,该算法将重要系数的位信息伴随着符号信息、排序信息同时输出,使得比特分配更加合理,提高编码算法的压缩性能。实验结果验证该算法的有效性。

SIMECK32/64算法的不可能差分分析

对分组密码SIMECK32/64算法抗不可能差分分析的能力进行研究,利用中间相遇技术,构造该算法的11轮不可能差分路径。采用向前解密4轮以及向后加密4轮进行19轮不可能差分分析攻击。分析结果表明,该路径只需要猜测29 bit子密钥,并且与零相关线性分析相比,针对SIMECK32/64算法的不可能差分攻击的分析复杂度大幅减小。

对ARX密码最优差分路径自动搜索算法的改进

针对Biryukov算法在构造轮差分转移时概率计算效率不高的问题,将逐位比特赋值改为两比特块赋值,有效减少等概率值的计算次数和时间复杂度。利用该方法,概率值的计算次数和时间复杂度最多可减少1/3。将上述改进的搜索算法应用于SPECK算法,实验结果表明,在4和5轮时改进算法比Biryukov算法的时间复杂度减少1/10,在6轮时减少1/5。

提升小波变换与分形相结合的图像压缩

提出了一种提升小波变换与分形相结合的图像压缩方案.充分利用小波变换后系数能量的分布特性,对提升小波变换后的低频部分采用改进的分形图像压缩编码,其余部分采用集合分裂嵌入块(SPECK)编码算法.试验结果表明,该方法在提高了压缩效率的同时,获得了较高的恢复图像质量.

基于DCT变换的渐进式图像编码方法

本文将DCT变换与SPECK算法相结合,提出了一种基于DCT变换的渐进式图像编码方法.该方法充分利用了DCT变换实现简单的特点,还能充分发挥零树编码的优势实现对图像的高效压缩.输出码流具有嵌入的特性,便于码率控制,具有一定的抗误码能力.同时计算复杂度低,比较适合于低复杂度的图像编码与传输.

基于视觉纹理度的WBCT岩心图像压缩

针对传统的基于小波变换的压缩方法具有方向选择性差的缺陷,将Contourlet变换与小波变换相结合,并提出图像纹理度的概念,结合人眼视觉特性实现Contourlet方向变换的最优分解,并在此基础上采用SPECK算法对岩心图像进行压缩编码。实验结果表明:改进后算法的压缩效果明显好于SPECK算法,并能更有效地保留岩心图像的边缘和纹理特征。

一种基于人眼视觉特性的小波图像压缩模型

如何将人眼视觉特性结合到压缩编码技术中,以去除图像中的视觉冗余,是当前数字图像压缩领域中的热点问题。根据人眼的视觉选择特性以及JPEG2000感兴趣区域编码思想,并考虑到JPEG2000所采用的两种感兴趣区域编码方法的局限性,提出了实用的基于人眼眼视觉特性的小波图像压缩模型。并通过试验验证了该模型的性能,试验结果表面由该模型方法得到的重建图像的感兴趣区域质量较好,并且感兴趣区域的边缘部分更加清晰。

一种新的微型无人机数字图像无线传输系统

数字图像无线传输是微型无人机执行侦察、监视任务的重要组成部分。针对微型无人机的特点及其对图像传输的实时性要求,采用基于内嵌延拓5/3提升小波的改进SPECK图像压缩算法、基于Turbo码的信道纠错编码及扩频发射技术,提出一种新型数字图像无线传输系统。通过分析该系统的结构和原理,讨论了所涉及的关键技术及解决方案,就内嵌延拓5/3提升小波算法进行了硬件设计与仿真。结果表明,该结构算法简单、占硬件资源少、运算速度快、功耗低;所设计的系统压缩性能高、抗差错能力强及传输可靠,能满足微型无人机的特殊任务需求。

LDPC码在小波压缩图像传输中的应用

LDPC码是一种具有低复杂度,强纠错能力的信道编码结构,SPECK算法是嵌入式小波图像压缩编码中性能较好的一种。本文充分考虑SPECK算法和改进LDPC码的特性,提出了根据信源编码后数据在重建时的重要程度进行不等纠错保护的信源信道联合编码方案。实验表明,该方案有利于压缩图像在噪声信道上的可靠传输,提高系统整体纠错性能。