广义Independent Biclique攻击框架及其应用

• 作者: 刘翼鹏 崔竞一 郭建胜
• 来源期刊: 计算机学报
• 学科: 工学
• 关键词: Biclique攻击 Independent Biclique结构 广义Biclique结构 攻击框架 AES算法 LBlock算法
• 年，卷（期）: 2018,（2）
• 所属期刊栏目: 信息安全
• 页码范围: 349-367
• 页数: 19页
• 分类号: TN918
• 字数: 12679字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11897/SP.J.1016.2018.00349

摘要

该文对Biclique攻击框架及其实现方法进行了研究.Biclique攻击是一种结合Biclique初始结构与中间相遇攻击的一种攻击方法,有平衡Biclique攻击、非平衡Biclique攻击、Star攻击等多种攻击形式.该文提出了广义Biclique结构的概念,对Biclique结构重新进行了定义,涵盖了现有Biclique结构.同时提出了一种广义Biclique结构分类方式,按照维数分为高维Biclique结构与低维Biclique结构.通过进一步研究发现,高维Biclique结构可由低维Biclique结构直接构造得到,从而提出了一种高维Biclique结构构造方法,降低了结构构造过程的复杂度,同时利用该方法所得到的Biclique结构,结合计算与预计算技术,可以给出时间复杂度更优的Biclique攻击结果.在此基础上,设计并提出了一个广义Independent Biclique攻击框架,借助自动化实现技术能够面向比特构造出算法包括平衡Biclique结构、Star结构、非平衡Biclique结构在内的多种结构,同时能够给出算法在广义Biclique攻击下的安全性分析结果.最后,以LBlock算法为例,利用框架综合分析了其在Biclique攻击下的安全性,同时改进了AES-128算法基于Star结构的相关分析结果.获得分析结果如下:(1)针对LBlock算法,分别给出了两个低维Biclique攻击结果与两个高维Biclique攻击结果.构造了明文方向6轮4维的平衡Biclique结构,给出了数据复杂度更优的平衡Biclique攻击结果,其时间复杂度为278.425次全轮LBlock算法加密,数据复杂度为240选择明文;构造了明文方向6轮4维Star结构,给出了首个最低数据复杂度下全轮LBlock算法攻击结果,时间复杂度为278.66次全轮LBlock算法加密,数据复杂度为2个已知明文;构造了明文方向6轮8维平衡Biclique结构,给出了目前最优的全轮LBlock算法分析结果,其时间复杂度为278.14次全轮LBlock算法加密,数据复杂度为260个选择明文;构造了明文方向6轮规模2 4×28的非平衡Biclique结构,在240个选择明文条件下,给出了时间复杂度为278.24的全轮LBlock 算法分析结果;(2)针对AES-128算法,改进了算法在Star攻击下的安全性.通过构造密文方向2.5轮Star结构代替明文方向的2轮Star结构,改进了最低数据复杂度下全轮AES-128的分析结果,其时间复杂度为2126.66次全轮AES加密,数据复杂度为2个已知明文.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	郭建胜		10	19	3.0	4.0
5	崔竞一		10	9	2.0	2.0
6	刘翼鹏		4	6	2.0	2.0