对SMS4密码算法改进的差分攻击

来源：软件学报杂志2018年第9期北京时间：

作者：赵艳敏,刘瑜,王美琴

单位：赵艳敏，山东大学 数学学院, 山东 济南 250100;保密通信重点实验室, 四川 成都 61004111,刘瑜，山东大学 数学学院, 山东 济南 250100;潍坊学院 计算机工程学院, 山东 潍坊 26104102,王美琴，山东大学 数学学院, 山东 济南 25010003

摘要：差分分析和线性分析是重要的密码算法分析工具.多年来，很多研究者致力于改善这两种攻击方法.Achiya Bar-On等人提出了一种方法，能够使攻击者对部分状态参与非线性变换的SPN结构的密码算法进行更多轮数的差分分析和线性分析.这种方法使用了两个辅助矩阵，其目的就是更多地利用密码算法中线性层的约束，从而能攻击更多轮数.将这种方法应用到中国密码算法SMS4的多差分攻击中，获得了一个比现有攻击存储复杂度更低和数据复杂度更少的攻击结果.在成功概率为0.9时，实施23轮的SMS4密钥恢复攻击需要2113.5个明文，时间复杂度为2126.7轮等价的23轮加密.这是目前为止存储复杂度最低的攻击，存储复杂度为217个字节.

关键词：SMS4;分组密码;多差分攻击;矩阵;存储复杂度

基金资助：国家重点基础研究发展计划（973）（2013CB834205）；国家自然科学基金（61133013，61572293，61602276）；教育部新世纪优秀人才项目（NCET-13-0350）；山东省自然科学基金（ZR2016FM22）；保密通信重点实验室基金项目（9140c110207150c11050）