【摘 要】
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伴随着物联网的迅速发展,保护数据隐私以及维护数据的安全变得愈发的重要。社会上越来越多的人开始重视并关注如何确保物联网的安全性这一问题。我们都知道分组密码算法是信息安全领域这一学科中最为重要的加解密技术之一。但是与此同时,由于在物联网这一资源受限的环境下,传统的加密算法无法满足这一需求。因此轻量级密码算法在此基础上应运而生。越来越多的研究人员开始设计并分析轻量级分组密码算法。Rectangle攻击(
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伴随着物联网的迅速发展,保护数据隐私以及维护数据的安全变得愈发的重要。社会上越来越多的人开始重视并关注如何确保物联网的安全性这一问题。我们都知道分组密码算法是信息安全领域这一学科中最为重要的加解密技术之一。但是与此同时,由于在物联网这一资源受限的环境下,传统的加密算法无法满足这一需求。因此轻量级密码算法在此基础上应运而生。越来越多的研究人员开始设计并分析轻量级分组密码算法。Rectangle攻击(矩形攻击)是Boomerang攻击(飞来去器攻击)的变体,它是基于差分分析扩展生成的一种安全性分析方法。矩形攻击现已广泛应用分组密码算法的安全性分析中。在本文中,我们主要使用相关密钥矩形攻击对轻量级分组密码算法GIFT,Khudra和MIBS进行安全性分析。并使用基于MILP的自动化搜索方式搜索相关密钥矩形区分器并在这个过程中应用Ladder Switch技术提高区分器成立的概率。本文主要的贡献如下所示:1.对于GIFT-64算法,我们首先将差分扩散的规律和Ladder Switch技术转化为MILP问题,并通过求解MILP模型得到19轮相关密钥矩形区分器。再基于这个区分器对23轮GIFT-64算法进行密钥恢复攻击。该攻击的整体复杂度为:数据复杂度为260个选择明文,时间复杂度为2107次内存访问,空间复杂度为260字节。2.对于Khudra算法,我们分析研究了其轮函数的差分扩散规律并找到了一条高概率的差分路径。并将两条高概率的差分路径通过Ladder Switch技术结合成为相关密钥矩形区分器。因此我们构建了 14轮的相关密钥矩形区分器并对17轮的Khudra算法进行密钥恢复攻击。我们攻击所花费的数据复杂度为262.9个选择明文,时间复杂度为273.9次加密。3.对于MIBS-64算法,我们同样将差分扩散以及Ladder Switch技术转化为混合整数线性规划问题,通过自动化搜索得到13轮相关密钥矩形区分器并对MIBS-64做密钥恢复攻击,该攻击的数据复杂度为245个选择明文,时间复杂度为259次加密。与之前最好的相关密钥矩形攻击相比,17轮Kudra算法和15轮MIBS-64算法的相关密钥矩形攻击都比之前最好的结论都要多出一轮并且我们对GIFT-64算法得到了第一个23轮相关密钥矩形攻击.
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