段春晖, 谭 林,2, 戚文峰,2

1. 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学, 郑州450001

2. 数学工程与先进计算国家重点实验室, 郑州450001

1 引言

随着移动通信和物联网的发展, 射频识别系统(RFID) 和智能卡等设备的加密被广泛应用, 海量信息加密和有限资源处理间的矛盾日益突显, 传统的加密算法无法适用于资源受限的环境, 密码算法的轻量化越来越受到关注. PRESENT[1], SIMON 和SPECK 等[2]轻量级密码算法先后被提出, 它们使用小规模的密码组件, 在硬件实现方面有着明显的优势. PRINCE[3]密码算法是J. Borghoff 等在2012 年的亚密会上提出的一个轻量级分组密码, 它基于FX 结构[4]设计, 具有α-反射性质, 解密过程可以通过稍微改变密钥进行加密来实现. 这种特性使PRINCE 在硬件实现上具有优势, 但也使得其安全性受到担忧, H.Soleimany 等[5]针对某些特定的α 值在相关密钥模式下可以攻击全轮的PRINCE 变种, 但这里不包括PRINCE 算法的α 值.

学者们对PRINCE 算法的安全性进行了大量分析, 表1 罗列了目前在单密钥模式下对PRINCE 算法不同轮数版本的主要分析结果. J. Jean 等给出了4 轮和6 轮PRINCE 的积分攻击[6]. 王小云团队使用中间相遇攻击方法攻击了8 轮和9 轮PRINCE[7]. 虽然PRINCE 的轮密钥除了首尾白化外都相同, 但仍假设差分特征概率等于各轮差分概率的乘积, A. Canteaut 等[8]构造了5 轮和6 轮的多重差分区分器, 攻击了9 轮和10 轮PRINCE; 赵光耀等[9]给出了5 轮和6 轮的截断差分区分器, 并攻击了7 轮PRINCEcore. P. Derbez 等[10]将中间相遇方法和SAT 方法相结合, 攻击了10 轮PRINCE. P.Morawiecki 利用积分和高阶差分分析, 给出了4 轮至7 轮PRINCE 实际的攻击……