基于多字节错误的对AES-128的差分错误分析

分析一种已有的对AES-128的错误引入攻击方法.它基于比特错误,攻击效率比较低.给出一种改进的攻击方法,以提高攻击效率.改进后的方法考虑每次引入错误时,向整个状态寄存器中引入多个比特错误,造成多字节错误.与引入单个比特错误相比,在相同的攻击成功率下,引入多字节错误可以很大程度地减少错误引入的次数,并且对错误引入技术要求更加宽松.     

分组密码AES-128的差分故障攻击

AES是美国数据加密标准的简称,又称Rijndael加密算法。它是当今最著名且在商业和政府部门应用最广泛的算法之一。AES有三个版本,分别是AES-128,AES-19和AES-AES的分析是当今密码界的一个热点,文中使用差分故障攻击方法对AES进行分析。差分故障攻击假设攻击者可以给密码系统植入错误并获得正确密文和植入故障后密文,通过对两个密文分析比对从而得到密钥。文中提出了对AES-128的两种故障攻击方法,分别是在第8轮和第7轮的开始注入故障。两个分析方法分别需要2个和4个故障对。数据复杂度分别为2^34（2^112）次猜测密钥。     

一种针对Grain-v1的新差分错误攻击

通过分析流密码算法Grain-vl,提出了一种针对密钥流生成器的差分错误攻击。该攻击利用了前17轮密钥流次数较低的弱点,向LFSR的指定位置引入错误,通过差分得到17个线性无关的线性方程和80个内部状态,只需要猜测62bits的初始内部状态变量就可得到密钥种子。整个过程的计算复杂度为O(2 74,26)。结果表明,Grain-vl抗差分错误攻击的计算复杂度低于设计者宣称的O(2 80),也就是说,算法存在安全漏洞。     

一种新的抵抗差分错误分析的S盒实现

差分错误分析(differential fault analysis, DFA)作为一种主动性的物理攻击,对密码产品的安全性造成了一定的威胁.为了有效地抵抗DFA攻击, Aghaie等人提出了一种错误检测电路.在密码算法的硬件实现中,该检测电路要求S盒的电路满足独立性以避免错误扩散. Aghaie等人利用查表(lookup table, LUT)的方式实现了S盒电路的独立性.我们提出一种搜索已知S盒独立特性的布尔函数实现的算法,使S盒在硬件综合之前就以没有共用门电路的形式满足独立性.传统的LUT方式由综合器采用内置优化算法得到S盒的门电路实现,但对于实现复杂的S盒,这种通用性的优化算法往往效率不高.我们将搜索给定S盒的独立性实现的算法应用一些具体S盒如GIFT、Khazad、LBlock等中.实验结果显示,对于不同的S盒,实现效率均有不同程度的提升.     

数据加密标准旁路攻击差分功耗仿真分析

器件在加密过程中会产生功率、电磁等信息的泄漏,这些加密执行过程中产生的能量辐射涉及到加密时的密钥信息;文章首先简单分析了CMOS器件工作时产生功耗泄漏的机理,即与门电路内处理数据的汉明距离成正比;详细分析了DES加密过程的功耗轨迹,建立了DES加密过程中的功耗泄漏模型,并利用该模型建立了差分功耗分析(DPA)仿真平台;通过这个仿真平台在没有复杂测试设备与测试手段的情况下,对DES加密实现在面临DPA攻击时的脆弱性进行分析,全部猜测48位子密钥所须时间大约为6分钟,剩下的8位可以通过强力攻击或是附加分析一轮而得到;可见对于没有任何防护措施的DES加密实现是不能防御DPA攻击的.     

PRESENT的多模型差分错误分析

PRESENT密码是一种适用于传感器网络、RFID标签等小规模硬件的轻量加密算法。本文对PRESENT算法的差分错误分析方法进行研究,提出了针对PRESENT密码的四种差分错误模型,并对它们进行分析对比,从而找到针对PRESENT算法最好的差分错误分析方法。就我们收集到的现有发表著作显示,此次研究比以往PRESENT的差分错误攻击更为有效。最好结果是,在第28轮和第29轮P置换之间引入8bit随机错误,平均使用17个错误样本分析得到最后一轮64bit白化密钥。     

一种抵御差分侧信道分析的椭圆曲线同构方法

椭圆曲线密码（ECC）被广泛应用于便携式密码设备中,虽然ECC具有很高的安全级别,但在密码设备的实现上则很容易受到差分侧信道攻击（DSCA）。现有的研究成果都是以增加ECC的冗余操作来抵御DSCA攻击,这会降低ECC的运行效率,从而影响ECC在计算资源受限的密码设备中的使用。基于同构映射理论,建立椭圆曲线等价变换模型,设 计一种能防御DSCA攻击ECC的安全方法,几乎不增加ECC的计算开销。安全性评估表明,该方法能够防御DSCA攻击。     

一种新的8轮AES_128不可能差分分析

通过分析高级加密标准AES的三轮加密内部特征,推导出一个新的3轮差分路径,该路径存在的可能性为2-22,在该性质的基础上利用不可能差分分析方法,分析了8轮AES_128.该分析方法需要287对明文、约299个存储单元和约296加解密运算.通过该分析可以看出AES算法的行列变换的混淆程度不够,这为我们提升和改进AES安全性提供理论依据.     

针对AES算法的按位选择明文能量分析

侧信道分析是一种利用密码设备在加密过程中产生的侧信息来恢复密钥的攻击手段。文章针对SAKURA-G开发板中AES算法硬件实现展开侧信道分析方面的研究。首先指出了基于汉明距离模型的相关能量分析方案的局限性,即在AES算法实现代码未知的情况下,攻击实验无法有效进行。由此,文章提出了一种基于按位差分能量分析的选择明文能量攻击方案,可以在加密算法实现代码未知的情况下有效地进行能量分析,并成功恢复AES算法的密钥。最后展示了与已有选择明文相关能量分析思想的对比实验。对比实验证明,相比已有的选择明文相关能量分析方案,文章提出的按位差分选择明文能量分析方法所需要的密钥猜测空间更小,相应的干扰选项更少且效率更高。     

基于交换等价的缩减轮AES-128的密钥恢复攻击

高级加密标准(advanced encryption standard, AES)是一种高安全性的密钥加密系统,在实际生活中受到了多方面认可及使用,自它诞生以来对于它的安全性问题的研究一直是密码学者最感兴趣的.目前对全轮的AES的攻击难度非常大,现有分析方法难以突破穷举搜索方法.朝着突破全轮AES的方向努力,近些年来研究人员十分关注对于缩减轮版本的AES攻击,并且已经涌现了许多优秀的分析方法,其中交换等价攻击——一种新的适合于类SPN分组密码设计的密码分析攻击技术广受关注.研究人员利用该技术得到了比以往更好的秘密密钥选择明文区分器和自适应选择密文区分器.使用了这一新技术,基于AES的5轮自适应选择密文区分器,在恢复密钥时利用了AES加密算法列混合变换系数矩阵的基本性质和0差分性质,提出了一种带有秘密S盒的6轮缩减轮AES-128的密钥恢复攻击,该攻击只要求2\\+\\{51.5\\}选择明文和2\\+\\{57.42\\}自适应选择密文的数据复杂度以及2\\+\\{72\\}时间复杂度.此外,一个小版本AES上的实验验证了提出的密钥恢复攻击.该版本AES块大小为64b,在状态中的每一个字是4b半字节,该实验结果也支持了该研究的理论.最后,当前的对6轮缩减轮AES-128密钥恢复攻击结果比已有的对缩减轮AES-128的密钥恢复攻击结果更优.     

7轮AES-192的飞去来器攻击

给出了7轮AES-192的飞去来器攻击。攻击需要239选择明文,2183自适应选择密文,时间复杂度为2183次加密操作,需要237字节的存储空间。这种攻击也可以用于其它SPN结构的没有足够混合的算法。     

Quantum reversible circuit of AES-128

An explicit quantum design of AES-128 is presented in this paper. The design is structured to utilize the lowest number of qubits. First, the main components of AES-128 are designed as quantum circuits and then combined to construct the quantum version of AES-128. Some of the most efficient approaches in classical hardware implementations are adopted to construct the circuits of the multiplier and multiplicative inverse in \({\mathbb {F}}_{2}[x]/(x^8+x^4+x^3+x+1)\). The results show that 928 qubits are sufficient to implement AES-128 as a quantum circuit. Moreover, to maintain the key uniqueness when the quantum AES-128 is employed as a Boolean function within a Black-box in other key searching quantum algorithms, a method with a cost of 930 qubits is also proposed.     

针对AES分组密码S盒的差分故障分析

研究了AES分组密码对差分故障攻击的安全性,攻击采用面向字节的随机故障模型,结合差分分析技术,通过在AES第8轮列混淆操作前导入随机单字节故障,一次故障导入可将AES密钥搜索空间由2128降低到232.3,在93.6%的概率下,两次故障导入无需暴力破解可直接恢复128位AES密钥.数学分析和实验结果表明:分组密码差分S盒取值的不完全覆盖性为差分故障分析提供了可能性,而AES密码列混淆操作良好的扩散特性极大的提高了密钥恢复效率,另外,本文提出的故障分析模型可适用于其它使用S盒的分组密码算法.     

AES差分故障攻击的建模与分析

研究高级加密标准(AES)密码算法对差分故障攻击的安全性。攻击采用针对密钥扩展算法的单字节随机故障模型,通过对比正确和错误密文的差异恢复种子密钥。该攻击方法理论上仅需104个错误密文和2个末轮子密钥字节的穷举搜索就可完全恢复AES的128比特种子密钥。故障位置的不均匀分布使实际攻击所需错误密文数与理论值略有不同。     

7轮AES-128的非对称不可能飞来器攻击

分组密码是信息安全中实现数据加密、认证和密钥管理的核心密码算法,其安全性分析是密码学的重要课题之一.基于差分分析原理,文中提出了分组密码新的分析方法:非对称不可能飞来器攻击.该方法是通过构造非对称不可能飞来器区分器,排除满足这种关系的密钥,并最终恢复出秘密密钥的一种攻击方法.利用密钥编排方案,基于差分表查询技术和数据多...     

基于AES-128的高性能智能安全卡的设计与实现

一种高性能智能安全卡的设计和实现方案基于AVR单片机,结合USB 接口技术,采用Rijndael算法(AES-128)和分布式CA认证体制体现了数据处理速度快、安全性强、数据吞吐量高、应用方便等特点。