基于深度学习的LBlock安全性分析及其应用

来源：电子与信息学报杂志2023年第10期北京时间：

作者：杨小东, 李锴彬, 杜小妮, 梁丽芳, 贾美纯

单位：1.西北师范大学计算机科学与工程学院 兰州 7300702.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 5410043.西北师范大学数学与统计学院 兰州 7300704.西北师范大学密码技术与数据分析重点实验室 兰州 730070

摘要：目前通过深度学习对轻量级分组密码进行安全性分析正成为一个全新的研究热点。Gohr在2019年的美密会上首次将深度学习应用于分组密码安全性分析(doi: 10.1007/978-3-030-26951-7_6)，利用卷积神经网络学习固定输入差分的密文差分分布特征，从而构造出高精度的神经网络区分器。LBlock算法是一种具有优良软硬件实现效率的轻量级分组密码算法，自算法发表以来受到了研究者的广泛关注。该文基于残差网络，构造了减轮LBlock差分神经网络区分器，所得7轮和8轮区分器模型的精度分别是0.999和0.946。进一步利用构造的9轮区分器，提出了针对11轮LBlock的密钥恢复攻击方案。实验结果表明，当密码算法迭代轮数较少时，该方案进行攻击时无需单独考虑S盒，相比于传统攻击方案具有方案流程简单和易于实现等特点，并且在数据复杂度和时间复杂度方面具有较大的优越性。

关键词：LBlock, 差分区分器, 深度学习, 密钥恢复攻击

基金资助：国家自然科学基金(62172337)，广西密码学与信息安全重点实验室研究课题(GCI201910)