万刘蝉，韦永壮

(桂林电子科技大学 信息与通信学院，广西 桂林　541004)



AES-128的密钥中比特检测及分析

万刘蝉，韦永壮

(桂林电子科技大学 信息与通信学院，广西 桂林541004)

针对分组密码算法AES-128的安全性分析，评估了AES-128算法内部结构对密钥比特的混淆和扩散性，根据算法的密钥编排特点和轮函数结构，利用FPGA测试平台设计了一种AES-128的密钥中比特检测算法。测试结果表明，在立方变元取17～24维时，3轮简化AES-128的输出位容易捕获密钥中比特，但4轮以上AES-128的输出位均无法捕获密钥中比特。

AES密码；密钥中比特；立方测试；FPGA

1997年，比利时密码专家Daemen等[1]设计了一种新的分组密码算法——Rijndael算法，并于2001年被美国国家标准技术研究所(NIST)选为高级加密标准(AES)。AES分组密码算法采用SPN结构及宽轨迹设计策略，具有安全性高、加解密速度快、灵活适用于各种软硬件平台等特点。鉴于AES的广泛使用，AES的安全性一直备受关注。AES经受了多种密码分析，包括平方攻击[2]、碰撞攻击[3]、不可能差分攻击[4-8]、飞来器攻击[9]、中间相遇攻击[10-12]、Biclique攻击[13]等，这些攻击与AES的密钥编排特点及轮函数结构紧密相关。2009年，Dinur等提出了一种新型的代数攻击方法，称为立方攻击[14]。随后Aumasson等[15]将立方攻击推广为立方测试，立方测试的核心思想是检测局部布尔函数的非随机性，以判定加密算法的整体安全强度。

为了使AES的密钥比特与轮函数的迭代组合最佳，并检测AES算法内部结构对密钥比特的混淆和扩散性程度，利用AES算法内部结构及密钥编排特点，结合立方测试的基本思想，在FPGA平台上对简化轮AES-128算法的密钥中比特进行检测与分析。……