一類輕量級密碼算法的研究.pdf

1、近些年來，輕量級分組密碼算法是密碼學中一個非常熱門的研究方向。輕量級分組密碼算法能很好的應用于當下飛速發(fā)展的物聯網，無線傳感器網絡，智能卡，各種穿戴式設備等資源受限的環(huán)境中去。相對于傳統的分組密碼，輕量級分組密碼有著實現方便，功耗低，運行速度快，只需要少量的硬件資源就能實現的特點。但對于它們的安全性強度問題就引起了越來越多密碼學專家的研究，以便更好的在實際環(huán)境中應用。差分故障攻擊是由E.Biham和A.Shamir為了深入研究數據加密協

2、議（DES）的安全性提出的一種新方法。差分故障攻擊是把數學分析理論和物理分析方式相結合的一種分析手段。它只需要較少的故障密文和較小的搜索空間就能恢復出密碼算法的原始密鑰，所以差分故障攻擊被廣泛用于各種輕量級分組密碼的安全性分析中。
　　本文選取了兩個基于代換置換網絡（SPN）結構設計的輕量級分組密碼算法進行分析：PRESENT算法和 KLEIN算法。本文通過分析PRESENT算法和KLEIN算法結構特點，故障傳播特點，設計出適合的

3、攻擊模型，然后用軟件搭建加解密過程和攻擊過程，對這兩種加密算法進行差分故障攻擊并分析它們的安全性。最后提出了針對KLEIN算法的一種改進方法來防御差分故障攻擊。具體的研究內容如下：
　　1.說明了PRESENT算法的結構設計特點，根據PRESENT算法故障傳播特性，創(chuàng)建不同的攻擊模型，用改進后的差分故障攻擊方式，對PRESENT算法進行了攻擊。具體攻擊在PRESENT算法加密過程中導入故障，分別在30輪，29輪直到3輪進行攻擊，還

4、原該算法的原始密鑰，并對攻擊結果和安全性進行分析。
　　2.說明了KLEIN算法的結構設計特點，根據KLEIN算法故障傳播特性，同樣創(chuàng)建攻擊模型，對 KLEIN算法進行了單字節(jié)差分故障攻擊。具體攻擊分別在KLEIN算法加密過程的第10輪，第9輪直到第4輪進行攻擊，最后恢復出KLEIN算法全部的原始密鑰，并對攻擊結果和安全性進行分析。
　　3.說明了極大距離可分碼（MDS）矩陣基于指數直接構造方法，給出了理論證明過程。把新生成