ABC算法的差分错误攻击破解研究：安全性评估与优化

本文主要探讨了针对ABC流密码算法的差分错误攻击。ABC算法起源于2005年，由Anashin等人基于Klimov和Shamir提出的T函数设计，这种非线性函数在软件实现的密码系统中扮演着核心角色，参与了eSTREAM计划。T函数具有单字单圈的特性，这在密码学中是关键的结构特征。 在传统的ABC算法中，当密钥较弱时，已知的攻击手段如快速相关攻击能够揭示组件A的状态。然而，本文的研究重点转向了在已知组件A状态的前提下，分析组件B和C对于差分错误攻击的抵抗能力。差分错误攻击是一种常见的密码分析方法，它通过在系统运行过程中引入错误，并观察其对输出的影响来推断内部状态。 攻击者利用一种面向比特的错误注入模型，将单比特错误注入到组件B的输出状态。通过对正确输出密钥字和错误输出密钥字的比较，结合差分分析技术，可以在组件C的帮助下建立不同时间点上组件B状态之间的关联。具体实验表明，通过192个错误密钥字和160个正确密钥字，可以构建出包含5个状态方程的方程组。 进一步地，利用单圈T函数的周期性和线性变换性质，设计了一种逐比特求解这个方程组的算法。平均而言，这将得到192组可能的解。最后，通过正确密钥字对这些候选解进行筛选，显著降低了恢复组件B和C数据的复杂度，从初始的217.5降到了28.46的量级，计算复杂度也相应地从232.84降至216.32。这一结果清楚地表明，ABC算法在面对差分错误攻击时，其安全性显著下降，不再被认为是安全的选择。 因此，本文的主要贡献在于揭示了ABC流密码算法在特定攻击情境下的脆弱性，为其他研究人员提供了深入理解该算法安全性的新视角，并强调了在实际应用中考虑差分错误攻击策略的重要性。对于密码设计者和安全工程师来说，这是一篇值得深入研究的论文，以改进现有的安全防护措施并增强密码系统的抵抗能力。