轻量级密码算法MIBS：相关密钥不可能差分攻击分析

"对轻量级密码算法MIBS的相关密钥不可能差分攻击" 轻量级密码算法在物联网、移动设备等资源受限的环境中扮演着重要角色，它们需要在低功耗和有限计算能力的条件下提供高效且安全的加密服务。MIBS（Multi-stageIterativeBlockCipher with Substitution）是一种这样的轻量级分组密码算法，设计目标是兼顾安全性与效率。本文主要探讨了MIBS算法对抗相关密钥不可能差分攻击的能力。 MIBS算法以其独特的多阶段迭代结构而著称，其中MIBS-80是其特定的变种，具有80位的块大小。相关密钥攻击是密码分析的一种策略，它涉及到使用两个相关但不完全相同的密钥来寻找算法的弱点。不可能差分攻击则是相关密钥攻击的一个分支，它寻找的是即使在密钥略有变化时，输入输出之间仍然保持不变的差分路径。 研究者陈平、廖福成和卫宏儒通过深入分析MIBS-80的密钥扩展算法，发现了一个密钥差分特征。这个特征是基于密钥编排过程中的某些特性，使得在特定条件下，密钥的变化可以导致明文到密文转换过程中出现预期的差分模式。他们利用这个特征，结合精心选择的特殊明密文对，成功构造了一个10轮的不可能差分路径。 在构造出10轮的不可能差分后，研究团队进一步将其扩展到了14轮的MIBS-80算法。这意味着他们在14轮的加密过程中找到了一个可能的攻击途径。这种攻击方法的理论数据复杂度为2^54，意味着攻击者需要处理如此数量级的明密文对才能实施攻击。同时，时间复杂度为2^56，表示完成攻击所需的计算量。 相关密钥不可能差分攻击的成功，对MIBS算法的安全性提出了挑战。尽管这次攻击需要较大的计算资源，但在特定环境下，如资源丰富的攻击者或长时间的攻击窗口，这可能会成为实际威胁。因此，为了提高MIBS算法的安全性，未来的改进工作可能需要着重于强化密钥扩展机制，减少此类攻击的可能性。 关键词：轻量级分组密码，MIBS算法，相关密钥，不可能差分攻击 中图分类号：TP309 文献标识码：A 文章编号：1000-436X(2014)02-0190-04 这项工作揭示了轻量级密码算法设计中的一个重要问题，即在追求效率的同时，必须确保足够的安全性，尤其是在面临高级密码分析技术挑战时。对于密码学研究者和开发者来说，这意味着需要不断探索新的设计原则和加密技术，以抵御不断进化的密码攻击方法。