约减轮数LELBC算法的特征搜索及密钥恢复攻击

来源：计算机工程与应用杂志2025年第22期北京时间：

作者：李艳俊, 黄丁韫, 刘健, 李浩宇, 霍珊珊

单位：1.中国电子科技集团公司 第十五研究所 信息产业信息安全测评中心，北京 100083；2.北京电子科技学院 密码科学与技术系，北京 100070；3.清华大学 网络科学与网络空间研究院，北京 100084

摘要：低能耗轻量级分组密码（low energy lightweight block cipher，LELBC）算法是一种基于置换-替换-置换（permutation-substitution-permutation，PSP）结构的轻量级分组密码算法，主要适用于计算能力、存储空间及功耗受限的物联网终端设备，通过对数据加密实现数据安全保障，因此对该算法安全性的准确评估尤为关键。为了深入研究该算法的安全性，首先建立S盒的差分-线性连通表，然后基于约束规划（constraint programming，CP）方法对S盒组件、中间层和整体结构进行数学建模，搜索得到概率为[2-25.96]的9轮差分-线性区分器，并进一步在这个区分器的基础上分别向前添加1轮，向后添加2轮，实现了对LELBC算法的12轮密钥恢复攻击，其中数据复杂度为[228]个明文，时间复杂度为[2114.42]次12轮加密。研究结果表明，相较于整体16轮，LELBC算法仍然具有足够轮数的安全冗余。

关键词：LELBC算法,轻量级分组密码,差分-线性区分器,密钥恢复攻击