42、密码分析：HALFLOOP - 48 的差分攻击研究

密码分析：HALFLOOP - 48 的差分攻击研究

1. 研究背景

在当今的信息安全领域，密码算法的安全性至关重要。HALFLOOP 作为一个可调整的分组密码家族，被设计用于在自动链路建立（ALE）过程中对协议数据单元进行加密。美国国防部发布的 MIL - STD - 188 - 141D 标准对 HALFLOOP 进行了标准化。HALFLOOP 有三个变体：HALFLOOP - 24、HALFLOOP - 48 和 HALFLOOP - 96，它们具有相同的 128 位密钥大小，但状态大小分别为 24 位、48 位和 96 位，分别应用于不同代的 ALE 系统。

此前，HALFLOOP - 24 已被进行了公开的密码分析，结果表明尽管它有 128 位密钥，但无法提供 128 位的安全保障。而对于 HALFLOOP - 48 和 HALFLOOP - 96，虽然使用了时间 - 内存权衡攻击进行评估，但缺乏非通用的攻击方法。鉴于设计小状态分组密码的密钥调度需要格外小心，否则安全性可能远低于预期，因此我们对 HALFLOOP - 48 的安全性进行深入研究。

2. 差分攻击相关研究

2.1 Goblin 攻击成功率分析

为了进一步分析相关原因，我们分别计算了 Goblin 针对 AND 和 XOR 门的成功率（SR）。以下是对不同模块（128 - AES、256 位 MULT、128 位 Hamming、128 位 SUM 和 288 位 SHA）进行攻击的结果：
| 模块 | AND 门平均 SR | XOR 门平均 SR 范围 |
| ---- | ---- | ---- |
| 128 - AES