杂凑函数与分组密码的新型组合分析方法研究

This project mainly focuses on the new combined cryptanalysis methods of hash functions and block ciphers and their applications. On the one hand, according to analyze the essence of kinds of new meet-in-the-middle techniques, the project would put forward improved meet-in-the-middle attacks on hash functions to achieve better attack effect. Moreover, this project would propose new combined attacks on hash functions by integrating the new meet-in-the-middle techniques for hash functions and some attacks for block ciphers. On the other hand, this project would apply the improved meet-in-the-middle attacks and the new combined attacks on the hash functions with typical structures, and thereby give out the structure characteristics of the hash functions to resist the meet-in-the-middle attacks. The results in this project will provide technical assistance for measuring the capability of resisting meet-in-the-middle attack for hash functions.

本项目旨在研究杂凑函数与分组密码的新型组合分析方法及其应用。一方面，拟通过研究针对杂凑函数提出的各种中间相遇攻击新技术的本质内涵，提出针对杂凑函数的改进的中间相遇攻击方法，使其能够达到更好的攻击效果；并将中间相遇攻击新技术与针对分组密码的分析方法相互融合，提出针对杂凑算法的新型组合分析方法；另一方面，拟将改进的中间相遇攻击方法和新型组合分析方法应用于若干压缩函数具有典型结构的杂凑算法，并通过研究组合分析方法所适用的各类杂凑算法的结构特点，给出具有不同结构的杂凑算法抵抗新型组合攻击的能力和结构特征，为衡量杂凑算法抵抗新型组合攻击的能力提供理论基础和技术支撑。

本项目主要针对杂凑函数和分组密码的新型组合分析方法和应用开展研究。本课题给出了具有不同结构的分组密码算法的分析结果，提出了对类AES算法的中间相遇攻击、广义Feistel模型的多重集攻击，以及三维SPN结构的yoyo game攻击，从方法层面推进了yoyo攻击方法，提升了yoyo攻击恢复秘密变换的适用范围和攻击效果，给出了三维SPN结构的yoyo攻击具体实例——减轮3D算法和Saturnin 算法最佳的现实条件密钥恢复攻击；给出了不同结构杂凑算法和杂凑模式的安全分析结果，提出了Grϕstl和Kupyna等杂凑函数的积分攻击，基于分组密码算法的MP结构杂凑函数的积分攻击、Even-Mansour结构杂凑模式的原像攻击和多碰撞攻击，以及异或和杂凑组合器的第二原像攻击；基于分组密码和杂凑函数的分析方法和结果，给出了其在认证加密算法的安全性分析中的应用，提出了对认证加密算法sEstate和AEGIS算法的密钥恢复攻击。