新型密码算法及其安全性分析

本课题对国际认可的新型公钥密码体制、新型对称加密体制和新型Hash函数进行研究，并设计新型密码体制。在抗量子计算的格密码体制领域，通过研究密码体制所基于困难问题的快速搜索算法评估或确定密码体制的安全强度；构建格密码体制的特定密码格，通过求解特定格的困难问题分析密码体制的安全性。在对称加密领域，对采纳为标准的新的分组密码算法提炼非随机数学特征，建立数学分析模型；对新型轻量级分组密码Present等进行多线性、多差分分析；对分组密码进行侧信道攻击；分析eStream序列密码算法以及Snow 3G等的安全性。在 Hash函数研究领域，对SHA-3决赛算法进行安全性分析与评估。在密码分析的基础上，设计安全的实用化新型格密码体制、安全高效的轻量级分组加密算法以及安全有效的Hash函数算法。在申请课题完成过程中，深入研究与密码体制安全性密切相关的密码数学问题，解决密码安全的关键理论与技术。

国际密码算法标准及新环境下涌现出的系列新密码算法，其安全性值得研究，同时复杂多变的运行环境需要新型的密码算法提供安全保障。本项目对被国际认可的新型公钥密码体制、新型对称加密体制和新型Hash 函数算法进行安全性分析，建立新的数学分析模型，设计新的密码算法。本项目取得重要成果如下：.在对称加密算法分析方面，提出对称加密的比特分析法，用于分析美国国家安全局设计的SIMON算法，将以前分析结果扩展了2到4轮；发展了基于密钥的分析技术，如相关密钥线性分析、密钥分割攻击等为密码算法安全性评估提供新方法；深化了零相关线性分析方法，发现零相关线性分析与不可能差分分析的等价条件，建立了零相关线性分析与积分攻击之间的联系。.在Hash函数分析方面，提出基于比特分析法的差分对接技术，给出32轮的实际几乎碰撞攻击，极大提高已有的分析结果；对采用Feistel-SP分组密码构造的MMO和MP类哈希算法，成功构造了11轮碰撞攻击，比原来最优结果提高了2轮。.在格密码体制研究方面，解决了单变元稀疏多项式解的判定问题，获ISSAC 2013最佳论文；对密码体制所基于的密码格Gap进行了研究，证明了反转定理并得到了最优的结果；给出了一般格中的短向量y-稀疏表示，首次提出使用遗传算法解决格密码中的困难问题，并给出了理论证明。.在密码算法设计方面，设计了6个算法都通过了国家相关部门的审批，其中3个算法用于我国重要航天通信领域。.共发表论文86篇，出版专著2部，做国际特邀报告5次，制定国家标准1项，国际标准1项（标准草案阶段）。2人获密码创新奖，1人入选新世纪优秀人才。