认证加密方案的设计与分析

Authenticated encryption schemes, which provide both privacy and integrity, have wide range of applications. These schemes have been developed into a variety of relevant standards around the world, but such standards in our country are still vacant. We will study the basic modes, definitions and structures, and analyze the security of authenticated encryption schemes in practical applications. In the perspective of birthday attack and side channel attack, we explore more efficient methods of analysis and design, set up a proper security model of side-channel-attack, and propose specific designs. Furthermore we will construct an authenticated encryption scheme directly, based on the analysis of the security indicators. Through this project, we aim to give some innovative methods of analysis and design, more efficient and secure schemes fitting for various application environments. We endeavor to get some internationally influential research results, and provide some references for the national standardization of authenticated encryption schemes.

认证加密方案同时提供保密性和完整性两大安全功能，具有极其广泛的应用前景，国际上已经制定了各类相关标准，但是这类标准在我国的国家标准中仍然空缺。我们将在认证加密方案的基本模块、基本概念和基本结构等方面研究的基础上，分析已有认证加密方案在实际应用中的安全性，同时在生日攻击和旁路攻击两个视角下，探求更有效的设计方法和分析方法，建立合适的旁路攻击安全模型，并提出具体的方案设计。并且，我们将提炼出认证加密的安全指标，直接进行方案的设计。通过本项目的研究，我们旨在提出若干分析和设计的创新方法，设计出若干高效率、高安全的，适用于各种应用环境的认证加密方案。力争取得一批有国际影响力的研究成果，为我国认证加密方案标准的制定提供参考。

认证加密方案同时提供保密性和完整性两大安全功能，具有极其广泛的应用前景，随着CAESAR竞赛的展开，认证加密已经成为密码学的一个研究热点。本项目在认证加密方案的基本模块、基本概念和基本结构等方面研究的基础上，分析已有认证加密方案的安全性，探求更有效的设计方法和分析方法，并提出具体的方案设计。在方案基础研究方面，首次提出了相关密钥泛哈希（RKA-AU）的概念，并给出了具体的构造和其在上层方案中的应用；在方案分析方面，分析了OKH、CMBC-MAC、SCMA、CBC-X、CS、OCB-ZXY等一系列认证加密方案和CCTR认证方案，指出这些方案在认证性或机密性方面存在严重的安全问题，并且对国家标准GB/T 17964-2008中的OFBNLF和BC两个方案进行了的研究，给出了严格的安全性证明、实现比较，或者改进；在方案设计方面，参加了CAESAR竞赛，提交了PAES、PANDA和iFeed[AES]三个方案；同时进行自动化分析方法的研究，提出了一种新的基于混合整数规划（MILP）的自动化分析技术，给出了若干密码算法的最新分析结果。