几类流密码分析技术研究

论文摘要

作为一种重要的密码体制,流密码在保密通信中有着广泛的应用.密码分析技术对流密码的设计有着不可替代的指导作用,也是密码学研究中的一个难点和热点问题.本文主要研究流密码分析技术的理论及其应用,得到的主要成果如下:(1)针对两类特殊的滤波生成器,即滤波函数为对称布尔函数时,提出了相应的代数攻击方法.不同于经典的代数攻击策略,该攻击方法主要是利用线性反馈移位寄存器和对称布尔函数的组合性质得到一个低次代数关系,从而使得攻击的复杂度与滤波函数的代数免疫度无关.攻击结果表明,线性移位寄存器与滤波函数的不恰当组合会使滤波生成器受到代数攻击的威胁.因此,在设计滤波生成器时,设计者不但要选择具有高代数免疫度的滤波函数,而且还必须合理选择线性移位寄存器和滤波函数的结合方式.(2)针对使用线性同步机制的同步流密码,当其组合函数为Maiorana–McFarland(M–M)函数时,综合利用线性同步机制和M–M函数的弱点,应用线性一致性测试方法,给出了一种同步攻击方法.攻击结果表明,在流密码设计中,不要单独使用M–M函数而应该跟其它的非线性函数结合起来使用.另外,尽管线性同步机制具有实现简单,运行高效等优点,但是在同步流密码设计中应精心设计以抵抗所提出的攻击.(3)通过分析流密码Grain的密钥流生成器的代数结构,发现了Grain密钥流生成器的三个设计弱点.尽管利用这三个设计弱点还不能针对Grain实施完整的密钥恢复攻击,但是据此提出了一种基于密钥流生成器中间状态的密钥恢复攻击.攻击结果表明, Grain密钥流生成器的设计还存在安全漏洞.更进一步,对Grain密钥流生成器的设计进行了改进.安全性分析表明改进设计能够抵抗所提出的密钥恢复攻击.(4)从代数攻击的角度对多路复合序列生成器进行了安全性分析.求出了复合器函数所有线性无关的最低次零化函数,并据此给出了多路复合序列生成器的一种代数攻击方法.跟已知的攻击方法相比,提出的代数攻击在某些情形下具有优势.

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 密码学简介
• §1.2 研究背景和意义
• §1.3 内容安排及主要结果
• 第二章 基础知识
• §2.1 线性反馈移位寄存器
• §2.2 布尔函数
• §2.3 流密码的基本概念
• §2.4 本章小结
• 第三章 流密码的代数攻击
• §3.1 代数攻击的理论与技术
• §3.2 布尔函数的代数攻击
• §3.3 两类滤波生成器的代数攻击
• §3.4 本章小结
• 第四章 流密码的同步攻击
• §4.1 同步攻击的理论与技术
• §4.2 线性一致性测试分析
• §4.3 一类流密码的同步攻击
• §4.4 本章小结
• 第五章 两种密钥流生成器的安全性分析
• §5.1 Grain 密钥流生成器
• §5.2 Grain 密钥流生成器的攻击及其设计改进
• §5.3 多路复合序列生成器
• §5.4 多路符合序列生成器的相关攻击
• §5.5 多路复合序列生成器的代数攻击
• §5.6 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间的研究成果