全轮超轻量级分组密码PFP的相关密钥差分分析

来源：电子与信息学报杂志2025年第3期北京时间：

作者：严智广, 韦永壮, 叶涛

单位：1.桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室 桂林 5410002.密码科学技术国家重点实验室 北京 100878

摘要：2017年，PFP作为一种超轻量级分组密码被提出，而因其卓越的实现性能备受业界广泛关注。该算法不仅硬件开销需求低(仅需约1355 GE(等效门))、功耗小，而且加解密速度快(其速度甚至比国际著名算法 PRESENT的实现速度快1.5倍)，非常适合在物联网环境中使用。在PFP算法的设计文档中，作者声称该算法具有足够的能力抵御差分攻击、线性攻击及不可能差分攻击等多种密码攻击方法。然而该算法是否存在未知的安全漏洞是目前研究的难点。该文基于可满足性模理论(SMT)，结合PFP算法轮函数特点，构建两种区分器自动化搜索模型。实验测试结果表明：该算法在32轮加密中存在概率为2–62的相关密钥差分特征。由此，该文提出一种针对全轮PFP算法的相关密钥恢复攻击，即只需263个选择明文和248次全轮加密便可破译出80 bit的主密钥。这说明该算法无法抵抗相关密钥差分攻击。

关键词：轻量级分组密码算法, 差分密码分析, 密钥恢复攻击, 可满足性模理论

基金资助：国家自然科学基金 (62162016, 62402132)