19、对简化轮数的 PRINTcipher 进行差分密码分析

对简化轮数的 PRINTcipher 进行差分密码分析

1. 引言

在 Rijndael 被确立为 AES 之后，对新分组密码的需求大幅减少。然而，未来 IT 领域预计将由 RFID 标签或传感器网络等小型计算设备主导，这使得低成本安全的需求显著增长，从而催生了轻量级密码学这一研究领域。近年来，已经提出了许多轻量级分组密码，如 PRESENT、HIGHT 和 KATAN/KTANTAN 等。

1.1 PRINTcipher 简介

2010 年在 CHES 会议上提出的 PRINTcipher 是一种分组密码，它是一个 SP 网络，有 PRINTcipher - 48 和 PRINTcipher - 96 两个版本，块大小分别为 48 位和 96 位。该密码针对 IC 打印设计，利用了该技术可使实现密码的电路依赖于密钥的特点，与其他轻量级密码相比，它可以用更小的电路实现。为了充分利用依赖密钥的电路，PRINTcipher 的所有轮密钥都相同。为了增加密钥空间大小，除了将一个常量轮密钥异或到状态外，线性层的部分也依赖于密钥。

1.2 差分密码分析

差分密码分析由 Biham 和 Shamir 发明，是已知的对分组密码最强大、最通用的攻击方法之一。其主要思想是加密明文对，并跟踪它们的差异在加密过程中的演变。由于大多数现代分组密码是基于轮的，攻击者通常先分析密码一轮的差异传播情况，然后扩展到多轮。在既定的独立性假设下，通过研究单轮可以很容易地计算出具有给定差异 α 的明文对产生具有差异 β 的密文对的概率。因此，差分攻击通常基于所谓的差分特征，即所有轮的中间差异序列及其相关概率。

1.3 研究结果