类MARS动态密码结构不可能差分区分器的自动化分析研究

来源：计算机工程与应用杂志2025年第21期北京时间：

作者：沈霞民, 沈璇, 卜予彤

单位：国防科技大学 信息通信学院，武汉 430010

摘要：动态分组密码结构设计与安全性分析已成为当前密码学领域研究的热点，王念平等人提出了类MARS动态密码结构，其线性变换层可从[0,1]4上多个线性双射中选取，并从抵抗线性分析角度得出控制参数取值为1111时，是该结构线性变换层的一种优化设计。为进一步研究该设计在抵抗不可能差分分析的安全性能，将控制参数取值扩展成[0,1]4上线性双射集合中的一个子集，同时为提高分析效率，利用轮函数双射性质、中间相错技术和矩阵表示方法，设计了基于矩阵刻画的不可能差分自动化搜索算法，逐一对子集中16种情形的不可能差分区分器潜在轮数分析对比，当控制参数取值为0011、0101、0110、1001、1010和1100时，此6种情形存在任意轮不可能差分区分器，其他10种情形区分器为有限轮，其中控制参数1101对应结构的不可能差分区分器轮数最短。研究得出，类MARS动态密码结构同一参数设置抵抗不同密码分析强度各不相同，抗线性分析优化设计从不可能差分分析的角度看并不是最优选择，在设计密码结构时不能选择存在任意长区分器的参数，应选取抗各类密码攻击综合性能较强的设计，且提出的自动化搜索算法有助于动态密码结构的分析研究。

关键词：分组密码,类MARS动态密码结构,不可能差分分析,中间相错技术,矩阵表示,自动化搜索