【摘 要】
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分组密码是对称密码的一个重要部分,在信息安全领域有着极其重要的作用.不可能差分分析和零线性相关分析是分组密码中常用的两种攻击方法.本文提出密码结构和平移结构的概念,用于对密码算法抵抗上述两种攻击方法的能力进行评估.本文对三种广义Feistel结构抵抗不可能差分分析和零线性相关分析的能力进行评估,包括类SMS4结构、类MARS结构和类Type-I型广义Feistel结构,分别给出了这些结构最优的不可
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分组密码是对称密码的一个重要部分,在信息安全领域有着极其重要的作用.不可能差分分析和零线性相关分析是分组密码中常用的两种攻击方法.本文提出密码结构和平移结构的概念,用于对密码算法抵抗上述两种攻击方法的能力进行评估.本文对三种广义Feistel结构抵抗不可能差分分析和零线性相关分析的能力进行评估,包括类SMS4结构、类MARS结构和类Type-I型广义Feistel结构,分别给出了这些结构最优的不可能差分和零线性相关区分器.最后对美国国家安全局（National Security Agency,NSA）提出的分组密码算法Skipjack进行了研究,证明Skipjack平移结构不存在25轮不可能差分区分器.主要结果如下:1.提出密码结构和平移结构的概念,并研究结构差分和结构线性的传播性质,从而为密码结构差分和结构线性的分析提供理论保证.针对Feistel-SP结构,证明其结构不可能差分和结构零线性相关区分器之间的等价性.2.针对SMS4结构,本文证明了 ICICS 2007和CRYPTO 2015上给出的关于SMS4算法的区分器一定是SMS4结构的区分器,即这些区分器均与S盒无关.进一步针对n分支类SMS4结构,证明了总存在3n-1轮不可能差分和零线性相关区分器.特别地,如果轮函数为SP型,对n分支类SMS4-SP结构总能构造3n轮不可能差分和零线性相关区分器.最后利用类SMS4结构与类MARS结构的对偶性,能够将关于类SMS4和类SMS4-SP结构的不可能差分（零线性相关）区分器性质推广到n分支类MARS和类MARS-SP结构的零线性相关（不可能差分）区分器.3.针对n分支类Type-I型广义Feistel结构,指出了只有φ（n）个等价类能用于密码设计,其中φ（n）为欧拉函数.证明了针对该结构总存在n2+n-1轮不可能差分区分器,并且不存在更长轮的不可能差分区分器.特别地,当轮函数为SP型,则能给出关于上述φ（n）个结构不可能差分区分器轮数的上界为n2+n+3/2rn轮,其中r为线性层P的本原指数.同样地考虑类Type-I型广义Feistel结构差分和结构线性的等价性,从而将上述结果进一步推广到类Type-I型广义Feistel和Feistel-SP结构的零线性相关区分器.4.针对Skipjack平移结构,证明该平移结构不存在25轮不可能差分区分器,意味着即使考虑S盒的信息,如果不考虑密钥扩展算法,那么Skipjack算法也只能构造24轮不可能差分区分器.因此要构造Skipjack算法25轮的不可能差分区分器,需要考虑密钥扩展算法与S盒的信息,进而才有可能给出关于Skipjack算法的全轮攻击.
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