分組密碼分析方法的研究

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1、摘要密級：公開碩士學(xué)位論文中圖分類號：O153分組密碼分析方法的研究學(xué)位類型：學(xué)術(shù)型學(xué)位學(xué)科(專業(yè)學(xué)位類別)：數(shù)學(xué)作者姓名：楊璇導(dǎo)師姓名及職稱：劉金旺教授實踐導(dǎo)師姓名及職稱：劉金旺教授學(xué)院名稱：數(shù)學(xué)與計算科學(xué)學(xué)院論文提交日期：2016年5月22日分組密碼分析方法的研究學(xué)位類型：學(xué)術(shù)型學(xué)位學(xué)科(專業(yè)學(xué)位類別)：數(shù)學(xué)作者姓名：楊璇作者學(xué)號：13010701007導(dǎo)師姓名及職稱：劉金旺教授實踐導(dǎo)師姓名及職稱：劉金旺教授學(xué)院名稱：數(shù)學(xué)與計算科學(xué)學(xué)院論文提交日期：2016年5月22日學(xué)位授予單位：湖南科技大學(xué)ResearchonCryptan

2、alysisofBlockCipherTypeofDegreeAcademicDegreeDisciplineMathematicsCandidateXuanYangStudentNumber13010701007SupervisorandProfessionalTitleProfessorJinwangLiuPracticeMentorandProfessionalTitleProfessorJinwangLiuSchoolDepartmentofMathematicsandComputationalSciencesDateMay

3、22,2016UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論

4、文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日摘要分組密碼是現(xiàn)代密碼學(xué)的重要組成部分,也是解決網(wǎng)絡(luò)空間信息安全問題的一個有效手段。差分和線性類分析方法是分組密碼最重要的兩類分析方法，它們的出現(xiàn)及發(fā)展為分組密碼的分析理論奠定了堅實的基礎(chǔ)。本文主要從三個方面研究了差分和線性類密碼分析方法。首先，針對國際上幾種比較流行的分組密碼算法，分別研究了它

5、們抵抗差分分析和線性分析的能力；其次，基于已有的不可能差分分析和零相關(guān)線性分析的思想和方法，我們對尋找這兩種分析方法區(qū)分器的理論進(jìn)行了完善，并改進(jìn)了搜索不可能差分和零相關(guān)線性閉包的算法，該算法適用于絕大多數(shù)分組密碼，我們的結(jié)果對分組密碼的分析理論與設(shè)計理論都起到了積極的推進(jìn)作用；最后，我們將改進(jìn)的算法應(yīng)用于分組密碼RENCTANGLE和FeW上，討論了這些算法抵抗不可能差分分析和零相關(guān)線性分析的能力，從而更全面的評估這些算法的安全性。本論文的主要貢獻(xiàn)如下：（1）研究了RENCTANGLE算法和FeW算法抵抗差分分析和線性分析的能力。

6、通過分析分組密碼的結(jié)構(gòu)和S盒的特征，找到了RENCTANGLE的5輪差分特征和8輪線性跡，以及FeW的5輪迭代差分特征和5輪迭代線性跡。本文的研究結(jié)果可以用來對這兩個算法進(jìn)行約減輪數(shù)攻擊，這也是目前關(guān)于這兩個算法在差分分析和線性分析方面取得的較好結(jié)果。（2）提出了判定不可能差分和零相關(guān)線性閉包的新的算法。通過研究不可能差分與差分傳播系統(tǒng)之間的關(guān)系，以及零相關(guān)線性閉包與掩碼傳播系統(tǒng)之間的關(guān)系，得到了判定不可能差分和零相關(guān)線性閉包的等價條件?；谶@些等價條件，本文給出了不可能差分和零相關(guān)線性閉包的判定算法--NIDS方法，就理論分析來說

7、，相比于原有的尋找不可能差分和零相關(guān)線性閉包的算法，該算法適用范圍更廣，挖掘到的中間信息更多，結(jié)果也將更好。（3）研究了RENCTANGLE算法和FeW算法抵抗不可能差分分析和零相關(guān)線性分析的能力，得到了大量關(guān)于RENCTANGLE和FeW的不可能差分和零相關(guān)線性閉包。我們將NIDS方法應(yīng)用到RENCTANGLE和FeW上，分別找到了RECTANGLE的128條8輪不可能差分和64條8輪零相關(guān)線性閉包，以及FeW的14400條6輪不可能差分和14400條8輪零相關(guān)線性閉包。找到的這些結(jié)果比在這兩個算法設(shè)計文檔中估計的更長、更多。同時

8、，這些結(jié)果也證實了NIDS方法的有效性。i關(guān)鍵詞：分組密碼；差分分析；線性分析；iiAbstractBlockcipherisoneofthemostimportantcomponentincryptology,anditisalso