12、代换盒中未扰动比特与其他属性的关联

代换盒中未扰动比特与其他属性的关联

引言

随着小型计算设备的兴起，对合适的加密原语（尤其是分组密码）的需求日益增长。为小型设备设计分组密码面临两个主要挑战：有限的内存和可用功率。一些轻量级分组密码，如 Present 和 Rectangle，采用了面向比特的设计方式，这是因为比特级操作在硬件实现中效率更高。

Tezcan 发现，对于 Present 密码的代换盒（S - 盒），当输入存在特定的非零差值时，所有对应的输出差值中会有一些比特保持不变，这些特定的不变比特被称为未扰动比特。例如，当输入差值为 9（二进制表示为 (1, 0, 0, 1)）时，每个可能输出差值的最低有效位都保持为 0。未扰动比特也可以看作是 S - 盒中概率为 1 的截断差分。这使得攻击者在面向比特的密码中能够实施更长轮数的截断差分攻击。Tezcan 提出了一种针对 Present 的 13 轮不可能差分攻击，而不使用 S - 盒中的未扰动比特时，此类攻击最多只能达到 7 轮。

虽然已经观察到未扰动比特并将其应用于分组密码的密码分析中，但未扰动比特与 S - 盒其他属性之间的关系仍然未知。接下来将深入探讨这些关系，以解决这一开放性问题。

研究目标拆解

为了深入研究未扰动比特与 S - 盒其他属性的关系，将主要目标拆解为以下几个子问题：
1. 未扰动比特对 S - 盒组件函数的影响 ：关注出现未扰动比特的 S - 盒组件函数。
2. 未扰动比特与其他密码分析工具的关系 ：从差分分布表（DDT）和线性逼近表（LAT）这两个著名的密码分析工具的角度，探讨未扰动比特的存在情况。