29、蝶形攻击：针对Skein模块化加法的侧信道分析

蝶形攻击：针对Skein模块化加法的侧信道分析

1. 引言

在现代密码学中，保障算法的安全性是一项重要任务。密码方案通常依赖于难以计算求解的数学问题，但攻击者有时不直接攻击密码方案，而是通过攻击其实现来破解。侧信道攻击就是这样一种常见的实现攻击方式，它利用计算过程中泄露的各种物理信息，如算法的计算时间、设备的功耗，甚至设备在计算阶段的电磁辐射等。而模块化加法作为模块化算术的基本操作，在大多数密码算法中都会被使用，也常被侧信道攻击利用，但目前仍存在一些问题，使得实际攻击变得复杂或难以实施。本文将聚焦于模块化加法的侧信道分析。

2. 背景理论

2.1 哈希函数

哈希函数将可变大小的数据值从输入域映射到固定大小的输出表示，即哈希值。像SHA - 1和SHA - 2这样的加密哈希函数需要保证抗碰撞性、抗二次原像性和单向性等特性，才能安全地用于密码学。
- Matyas - Meyer - Oseas构造 ：为降低构建加密哈希函数的复杂度，提出了如Matyas - Meyer - Oseas构造等方法。它使用块密码 $E$ 和初始化向量 $IV$ 构建抗碰撞哈希函数 $H$。输入消息 $M$ 被分割成 $p$ 个长度为 $q$ 的块，处理过程如下：
- $y_0 = IV$
- $y_{i + 1} = E(y_i, m_i) \oplus y_i$
- $H(M) = y_k$，其中 $0 \leq i < k$
- 这里的 $y_i$ 被称为状态值，其大小称为状态大小。
- 消息认证码（MAC） ：用于为传输的文本提供