一种新型流密码结构的区分攻击研究

论文摘要

由于线性反馈移位寄存器具有硬件实现简单、运行速度快、生成的序列具有良好的密码学性质等优点，很多流密码算法都基于线性反馈移位寄存器和非线性布尔函数，这种密码结构已经沿用了很多年。最近，研究发现代数攻击和快速相关攻击对于这种密码结构非常有效。为了评选出更好的密码算法，欧洲在继NESSIE之后启动了ECRYPT工程，其流密码计划征集到了许多好的密码算法。目前对ECRYPT候选流密码算法的分析和研究是流密码的一个研究热点。本文主要基于对ECRYPT中一个非常有竞争力的候选流密码算法—Grain的研究。本文主要在Grain算法的基础上，得到一种新型流密码结构模型，主要由一个线性反馈移位寄存器、一个非线性源和一个非线性布尔函数构成。并针对这种密码结构构造了一种基于假设检验理论的区分攻击，分析结果表明，在非线性布尔函数设计不当的情况下该密码结构存在安全隐患。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 密码学概述
• 1.2 流密码的研究现状和发展趋势
• 1.3 论文的内容安排
• 第二章 流密码理论
• 2.1 流密码的基本概念
• 2.1.1 流密码原理
• 2.1.2 流密码的分类
• 2.2 密钥流的性质
• 2.2.1 序列的周期性
• 2.2.2 序列的随机性
• 2.2.3 序列的线性复杂度
• 2.2.4 密钥流设计的准则
• 2.3 线性反馈移位寄存器序列
• 2.3.1 线性反馈移位寄存器的概念
• 2.3.2 线性反馈移位寄存器的特征多项式和本原多项式
• 2.3.3 m-序列及其随机性
• 2.4 基于线性反馈移位寄存器的流密码
• 2.4.1 基于线性反馈移位寄存器的密钥流生成器的一般结构
• 2.4.2 非线性滤波生成器
• 2.4.3 非线性组合生成器
• 2.4.4 钟控序列生成器
• 2.5 布尔函数
• 2.5.1 布尔函数的定义及表示方法
• 2.5.2 布尔函数的性质
• 2.6 本章小结
• 第三章 流密码的攻击方法
• 3.1 （快速）相关攻击
• 3.1.1 （快速）相关攻击概述
• 3.1.2 快速相关攻击的模型
• 3.2 代数攻击
• 3.2.1 代数攻击简介
• 3.2.2 可被攻击的流密码的基本模型
• 3.2.3 一般代数攻击的步骤
• 3.3 区分攻击
• 3.3.1 区分攻击概述
• 3.3.2 区分攻击的理论基础
• 3.3.3 两种区分攻击方法
• 3.4 其它常见的攻击方法
• 3.5 攻击复杂度
• 3.6 本章小结
• 第四章 ECRYPT流密码候选算法— Grain
• 4.1 ECRYPT工程
• 4.2 Grain算法
• 4.3 滑动再同步攻击
• 4.3.1 滑动攻击和再同步攻击原理
• 4.3.2 对 Grain v0的滑动再同步攻击
• 4.4 本章小结
• 第五章 新型流密码结构的区分攻击分析
• 5.1 新型流密码结构
• 5.2 对新型流密码结构的区分攻击
• 5.2.1 假设检验
• 5.2.2 新型流密码结构区分攻击的理论模型
• 5.2.3 区分攻击方法的应用
• 5.3 关于新型流密码结构区分攻击条件的讨论
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果