ZORRO算法的差分分析方法研究

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社会的发展对信息安全的要求越来越高,而密码是信息安全的基石,受到学术界广泛的关注。自ZORRO算法提出之后,已经有很多人对ZORRO算法进行过密码分析。吴文玲等人发现ZORRO算法当中所使用的MDS矩阵的4阶矩阵等同于单位矩阵,并根据这个特性找到ZORRO算法的迭代差分特征和迭代线性路径,并且评估了ZORRO算法抵抗线性攻击和差分攻击的安全性;而Achiya Bar-On,Itai Dinur等人则介绍了对包括ZORRO算法在内的几种分组密码算法的线性分析和差分分析,这几种分组密码算法有一个共同点,就是都含有SP结构。以上述研究为基础,本论文根据ZORRO算法本身具有的迭代性质,利用代数分析的方法,对ZORRO算法的差分分析进行了详细的研究并恢复部分比特密钥,然后尝试寻找一条截断差分-线性分析路径。本文主要做了以下几个方面工作:1、使用差分分析方法来分析研究轻量级密码ZORRO算法,充分利用ZORRO算法的迭代特征恢复其部分比特密钥。2、除此之外,本文还在截断差分-线性分析的理论的基础上,根据ZORRO算法的迭代特征找到一条8轮的截断差分-线性分析路径。本文的创新点主要有以下两个方面:1、使用代数方法恢复ZORRO算法差分分析的部分比特密钥。在19轮迭代差分路径的基础上,本文使用代数分析方法,分析了24轮的ZORRO算法的差分攻击。结果表明,我们可以通过简单的方程组求解,从而能够更加直观地恢复ZORRO算法的部分比特密钥,此外,该方法不增加整个差分攻击的复杂度。2、在前人的基础上,对ZORRO算法的4轮线性路径进行了分析,根据ZORRO算法迭代差分特征中状态矩阵各字节之间的关系设定搜索条件,缩小了路径搜索范围,找到了一条与之相匹配的4轮高概率截断差分路径,并且避免了差分路径遗漏的可能。然后,再将线性路径与所找到的截断差分路径套接,使其形成一个8轮的截断差分-线性分析路径。
摘要第6-7页
Abstract第7页
第一章 绪论第8-15页
    1.1 研究背景与意义第8-11页
    1.2 研究现状第11-13页
    1.3 本文的主要工作与章节安排第13-15页
第二章 差分分析和截断差分-线性分析方法第15-23页
    2.1 差分密码分析第15-18页
        2.1.1 差分密码分析的基本原理第15-17页
        2.1.2 DES算法的差分分析第17-18页
    2.2 线性分析的基本思想第18-19页
    2.3 截断差分-线性密码分析第19-22页
        2.3.1 截断差分-线性分析的基本原理第19页
        2.3.2 DES算法的截断差分-线性分析第19-22页
    2.4 本章小结第22-23页
第三章 ZORRO算法的介绍第23-33页
    3.1 AES算法介绍第23-24页
        3.1.1 AES算法加密流程第23-24页
        3.1.2 AES算法解密过程第24页
    3.2 PSP网络介绍第24-25页
    3.3 ZORRO算法描述第25-26页
    3.4 ZORRO算法的迭代差分特征第26-28页
    3.5 ZORRO算法差分分析方法研究第28-32页
        3.5.1 S盒的输入输出差分第28-31页
        3.5.2 密钥恢复第31-32页
    3.6 本章小结第32-33页
第四章 ZORRO算法截断差分-线性分析方法研究第33-38页
    4.1 ZORRO算法的迭代线性路径第33-34页
    4.2 ZORRO算法的截断差分-线性分析路径第34-37页
    4.3 本章小结第37-38页
第五章 总结及展望第38-40页
    5.1 全文总结第38页
    5.2 研究展望第38-40页
参考文献第40-43页
攻读硕士期间的主要成果第43-44页
致谢第44页
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