轻量级分组密码算法FBC

论文摘要

FBC是一族轻量级分组密码算法,主要包含FBC128-128, FBC128-256和FBC256-256三个版本,可支持128和256两种比特长度的明文分组以及128和256两种比特长度的密钥. FBC算法采用4路两重Feistel结构设计,在结构上通过增加两个异或操作的微小代价较大提高整体结构的扩散特性.非线性函数F采用切片技术,其中, S盒基于NFSR构造,其各项密码学性质达到最优,同时硬件实现代价达到最小,为最轻的S盒之一;线性变换L仅由循环移位和异或构成,具有较好的密码学特性的同时兼顾好的软硬件实现效能.在安全性方面,我们基于混合整数线性规划（MILP）寻找最少活跃S盒个数的方法对其进行差分、线性、不可能差分以及积分等方法的分析.实验结果表明, FBC可以抵抗上述各种攻击方法的攻击. FBC算法不仅具有结构简洁,轻量化,安全性高等特性,还具有灵活高效的软硬件实现方式,可以满足不同平台的应用需求.

论文目录

• 1 概述
• 2 算法规范
•   2.1 算法参数
•   2.2 符号
•   2.3 算法描述
•     2.3.1 算法结构
•     2.3.2 非线性函数F
•     2.3.3 密钥扩展算法ExpandKey
•     2.3.4 加密过程
•     2.3.5 解密过程
• 3 设计准则
•   3.1 整体设计准则
•   3.2 部件设计准则
•     3.2.1 S盒
•     3.2.2 线性变换L
•     3.2.3 密钥扩展
• 4 部件分析
•   4.1 S盒
•   4.2 线性变换L
• 5 安全性评估
•   5.1 差分分析
•   5.2 线性分析
•   5.3 不可能差分分析
•   5.4 积分分析
•   5.5 零相关分析
• 6 软硬件性能评估
•   6.1 软件性能评估
•     6.1.1 软件测试结果
•   6.2 硬件性能评估
•     6.2.1 硬件实现概述
•     6.2.2 Verilog仿真实现测试结果
• 附录A差分分析活动S盒个数不等式刻画求解
• 附录B线性分析活动S盒个数不等式刻画求解

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 冯秀涛,曾祥勇,张凡,曾光,唐灯,甘国华,王永兴

关键词: 轻量级分组密码,结构,算法,混合整数线性规划,比特切片

来源: 密码学报 2019年06期

年度: 2019

分类: 信息科技

专业: 电信技术

单位: 中国科学院数学与系统科学研究院中国科学院数学机械化重点实验室,湖北大学数学与统计学学院应用数学湖北省重点实验室,兴唐通信科技有限公司,战略支援部队信息工程大学网络空间安全学院数学工程与先进计算国家重点实验室,西南交通大学数学学院,北京科技大学计算机与通信工程学院,中国科学院大学数学学院

基金: 国家自然科学基金(61572491,61761166010,61872435),国家重点研发计划(2016YFB0800401,2017YFB0803203),数学工程与先进计算国家重点实验室开放基金(2018A06),太一云项目(Y790101)~~

分类号: TN918.1

DOI: 10.13868/j.cnki.jcr.000340

页码: 768-785

总页数: 18

文件大小: 629K

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