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FBS-uBlock:灵活的uBlock算法比特切片优化方法
1
作者 龚子睿 郭华 +3 位作者 陈晨 张宇轩 陈俊鑫 关振宇 《软件学报》 北大核心 2025年第10期4827-4845,共19页
uBlock算法在算法设计、侧信道防护、物联网应用、密码分析领域得到了广泛应用.虽然uBlock算法适合高速实现,但目前该算法公开的实现速率远不如AES、SM4等算法.比特切片是优化分组密码的常用方法,但在采用比特切片优化uBlock算法时,面... uBlock算法在算法设计、侧信道防护、物联网应用、密码分析领域得到了广泛应用.虽然uBlock算法适合高速实现,但目前该算法公开的实现速率远不如AES、SM4等算法.比特切片是优化分组密码的常用方法,但在采用比特切片优化uBlock算法时,面临着因寄存器资源不足而导致的巨大访存开销问题.为uBlock算法设计了一种灵活的比特切片优化方法FBS-uBlock(flexible bit slicing uBlock),降低算法在比特切片下占用的寄存器数量,进而降低访存开销,提升速率.经过测试,该优化方法最多能够让uBlock-128/128、uBlock-128/256和uBlock-256/256算法的访存指令分别降低71%、71%和72%,加密速率最高能够分别达到12758 Mb/s、8944 Mb/s和8984 Mb/s,比设计文档中的实现速率分别提升了3.9、4.2和3.4倍. 展开更多
关键词 分组密码 ublock算法 软件优化 比特切片 单指令多数据
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分组密码算法uBlock积分攻击的改进
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作者 王晨 崔佳敏 +1 位作者 李木舟 王美琴 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2149-2158,共10页
积分攻击是由Daemen等人(doi:10.1007/BFb0052343)于1997年提出的一种密码分析方法,是继差分分析和线性分析之后最有效的密码分析方法之一。作为2018年全国密码算法设计竞赛分组算法的获胜算法,uB-lock抵抗积分攻击的能力受到较多的关... 积分攻击是由Daemen等人(doi:10.1007/BFb0052343)于1997年提出的一种密码分析方法,是继差分分析和线性分析之后最有效的密码分析方法之一。作为2018年全国密码算法设计竞赛分组算法的获胜算法,uB-lock抵抗积分攻击的能力受到较多的关注。为了重新评估uBlock家族密码算法抵抗积分攻击的安全性,该文利用单项式传播技术,结合混合整数线性规划(MILP)工具搜索积分区分器,并利用部分和技术进行密钥恢复攻击。对于uBlock-128/128和uBlock-128/256,基于搜索到的9轮积分区分器分别进行了首个11轮和12轮攻击,数据复杂度为2~(127)选择明文,时间复杂度分别为2~(127.06)和2~(224)次加密,存储复杂度分别为2~(44.58)和2~(138)字节;对于uBlock-256/256,基于搜索到的10轮积分区分器进行了首个12轮攻击,数据复杂度为2~(253)选择明文,时间复杂度为2~(253.06)次加密,存储复杂度为2~(44.46)字节。与之前uBlock的最优积分攻击结果相比,uBlock-128/128和uBlock-256/256的攻击轮数分别提高2轮,uBlock-128/256的攻击轮数提高3轮。本文的攻击说明,uBlock针对积分攻击依然有足够的安全冗余。 展开更多
关键词 密码分析 分组密码 ublock 积分攻击
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AEUR:基于uBlock轮函数的认证加密算法设计 被引量：8
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作者 杨亚涛 董辉 +1 位作者 刘建韬 张艳硕 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期168-178,共11页
为了提升认证加密算法的实现效率,同时不降低算法的安全性,基于uBlock算法设计了一种新型认证加密算法AEUR。首先,在分组密码算法uBlock轮函数的基础上,将抵抗内部碰撞攻击作为安全性目标,利用混合整数线性规划方法,搜索设计符合安全性... 为了提升认证加密算法的实现效率,同时不降低算法的安全性,基于uBlock算法设计了一种新型认证加密算法AEUR。首先,在分组密码算法uBlock轮函数的基础上,将抵抗内部碰撞攻击作为安全性目标,利用混合整数线性规划方法,搜索设计符合安全性目标的通用迭代算法结构R(t,s)。其次,利用该结构设计了认证加密算法AEUR,AEUR由认证加密和解密验证两部分构成,两部分执行过程相同,不需要额外设计操作环节,从而减少算法的资源消耗。再次,通过对比轮数状态值来验证算法的正确性,采用线性攻击、滑动攻击等多种方法分析了算法的安全性。最后,采用C语言对算法进行了软件实现,证明所提算法具有良好的软件实现性能。结果表明,以软件运行时间计算,所提算法相比AEGIS和ALE,效率分别提升了3%和46%;相比AES-GCM和ACORN,效率分别提升了74%和92%,具有较好的综合性能。 展开更多
关键词 认证加密 分组密码ublock 安全性分析 软件实现
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uBlock类结构最优向量置换的高效搜索 被引量：1
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作者 李晓丹 吴文玲 张丽 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期2275-2285,共11页
整体结构是分组密码的重要特征,也是首要的研究对象,对于分组密码的轮数选取、软硬件实现性能都有非常大的影响.对于类AES算法的设计,当选用非最优分支数的矩阵作为列混淆操作时,向量置换(即字换位操作)的选择可有效提高整体结构的安全... 整体结构是分组密码的重要特征,也是首要的研究对象,对于分组密码的轮数选取、软硬件实现性能都有非常大的影响.对于类AES算法的设计,当选用非最优分支数的矩阵作为列混淆操作时,向量置换(即字换位操作)的选择可有效提高整体结构的安全性.uBlock类结构是一种类AES结构,通过研究uBlock类结构的特点及其扩散性,给出了其全扩散轮数的下界及等价类划分准则,提出了一种uBlock类结构最优向量置换的搜索策略.依据全扩散轮数最优、超级扩散层的分支数最优及uBlock类结构扩散层的特殊性质,证明了左右向量置换都不能是恒等变换,给出了uBlock类结构的一系列最优向量置换.该搜索策略大幅度减少了需要测试的置换对,为后续uBlock类算法的设计提供技术支持. 展开更多
关键词 分组密码 ublock类结构 全扩散 超级S盒 最优置换
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