轻量级分组密码SLIM的差分故障攻击

• 作者: 高杨 王永娟 高光普 袁庆军 王灿
• 来源期刊: 密码学报
• 学科: 工学
• 关键词: 差分故障攻击 轻量级分组密码 SLIM算法 概率分析
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 页码范围: 223-236
• 页数: 14页
• 分类号: TP309.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.13868/j.cnki.jcr.000514

摘要

SLIM是2020年提出的新型轻量级分组密码算法,因其极低的门电路功耗和良好的硬件实现性能,在受限的小规模加密场合具有一定应用前景.差分故障攻击是研究轻量级密码算法的有效手段,本文采用半字节故障攻击模型对SLIM算法进行研究,分析算法差分扩散规律,结合密钥扩展方案,提出一种故障注入策略.分别在第2至32轮注入宽度为1至4个半字节的故障,最少共注入62组故障可将恢复主密钥的计算复杂度降低至23.本文研究SLIM算法S盒的差分不均匀性,通过分析输入差分、输出差分和可能输入值之间的对应关系建立S盒差分分布表,将差分方程的求解直接转化为查表操作,快速缩小方程解空间.进一步利用S盒差分分布统计规律系统分析了方程是否存在唯一解的情形,基于概率学知识计算出不同故障注入组数下各轮密钥恢复成功率,得到恢复主密钥所需故障注入组数期望值68.15组.经仿真模拟实验,1000次攻击恢复主密钥所需故障注入组数均值为69.07组,与理论结果较为接近.