33、Sosemanuk流密码中相关密钥 - 初始向量集的研究

Sosemanuk流密码中相关密钥 - 初始向量集的研究

1. 引言

Sosemanuk是一种基于软件的流密码，它通过了ECRYPT流密码项目的所有三个阶段，是eSTREAM软件组合的成员之一。它使用128位的初始化向量，支持128位或256位的密钥，不过宣称的安全级别始终为128位。其设计基于SNOW 2.0流密码，并采用了Serpent分组密码的元素，旨在修复SNOW 2.0设计的弱点，尤其在密码初始化阶段表现更佳。

与其他软件导向的流密码相比，Sosemanuk有两个显著特点：
- 相对较小的384位内部状态。
- 延迟机制，每4步输出一次字。

这些特点对Sosemanuk的安全性产生了影响。研究发现，由于内部状态较小，存在几类(K, IV)和(K′, IV ′)对，它们会产生相关的密钥流。

2. Sosemanuk的规范与符号约定

以下是本文使用的符号约定：
- (x_i, x_{j…i})：分别表示字(x)的第(i)位和从(i)到(j)位。
- (\boxplus, \times)：分别表示模(2^{32})的加法和乘法。
- (\oplus)：按位异或。
- (<<<)：32位值的左旋转。
- (w_{t,i})：一个4位值，从密钥流字(z_t)中提取对应一个Serpent S - 盒应用的4位。
- (IS_t)：执行(t)步后Sosemanuk的内部状态（4步代表一次完整的密码迭代）。

Sosemanuk的秘密内部状态由12个32位字组成，包含三个主要组件：线性反馈移位寄存器（LFSR）、有限状态机（FS