TWINE算法的相关密钥不可能飞来去器攻击

为了评估轻量级分组密码算法TWINE的安全性,利用相关密钥不可能飞来去器的方法对其进行了分析。构造了由16轮和17轮两条路径组成的相关密钥不可能飞来去器区分器,并将16轮和17轮的路径向前扩展4轮、向后分别扩展3轮和2轮,完成对23轮TWINE密码算法(80 bit密钥)的攻击。实验结果表明,该攻击的数据复杂度为262. 05个明文,时间复杂度为270.49次23轮加密,与现有算法相比有明显优势。

一种轻量级TWINE密码硬件优化实现研究

随着物联网的广泛应用,如何有效实现轻量级密码算法成为近年的研究热点。对2011年提出的TWINE加密算法进行了硬件优化实现,相同的轮运算只实现一次,采用重复调用方式完成。TWINE算法总共有36轮运算,其中前35轮运算结构相同,可以重复调用实现,而第36轮相比前35轮在结构上少了块混淆,因此原始算法最多只能进行35轮重复调用。直接进行36轮循环调用运算,同时在36轮循环运算完成后构造一个块混淆逆运算,运算一次块混淆逆运算即可使输出密文正确。这样使TWINE最后的第36轮不必重新实现,而是直接复用前面可重复轮函数模块,只需增加一个比原始算法最后一轮运算相对简单的块混淆逆运算。下载到FPGA上的实验结果表明,优化后的TWINE密码算法在面积上减少了2204个Slices,系统速率提高了5倍。

轻量级分组密码算法TWINE差分故障攻击的改进

针对轻量级分组密码TWINE的半字节分组差分扩散规律展开研究,提出一种新的差分故障攻击的方法,并基于S盒差分分布统计规律性计算出恢复轮密钥的概率下界,由此给出完整恢复种子密钥的故障注入次数期望。理论证明和实验结果同时表明,算法第33、34、35轮平均注入9次故障即可完全恢复种子密钥。最后提出故障注入位置的改进,提升了实际攻击的可行性。

TWINE-128的中间相遇攻击的自动检测算法

Biryukov等人在FSE 2015首次将多重集的中间相遇攻击应用于Feistel结构,并给出TWINE-128算法目前最好的分析结果.基于Biryukov等人的工作,本文详细介绍了TWINE算法的中间相遇攻击的自动检测算法.该算法分为三个步骤.(1)区分器的自动检测算法,结合算法结构,搜索出全部区分器.然后,对搜索出的区分器逐个用步骤(2)、(3)进行筛选.(2)在线阶段涉及轮密钥的自动定位算法,在区分器的头部和尾部添加轮数,分别推导出区分器的头部δ集解密到明文,区分器的尾部加密到密文,需要猜测的轮密钥.(3)待求轮密钥向等价主密钥的自动转换算法,选取主密钥或者密钥调度算法生成的某一个128比特的中间变量作为等价主密钥WK[r](r为轮数),猜测WK[r]的部分半字节,并推导相应的轮密钥取值,若步骤(2)中需要的所有轮密钥都可推导出来,攻击成立.程序结果可手动验证,在δ集特性不变的情况下,我们发现,除Biryukov等人采用的区分器外,还存在其他区分器,可对25轮的TWINE-128算法进行中间相遇攻击,复杂度不变.因为运算规则的定义与加密算法的具体细节无关,本文给出的自动检测算法可适用于S盒是一一映射的广义Feistel结构的分组密码算法.