39、FAN：轻量级认证加密算法的特性与性能剖析

FAN：轻量级认证加密算法的特性与性能剖析

1. FAN算法的安全性分析

FAN算法在流密码领域展现出了良好的安全性，主要体现在对多种攻击方式的抵抗能力上。

1.1 抵抗相关攻击

FAN的状态以非线性方式完全更新，这使得它对强大的流密码相关攻击具有较强的抵抗力。线性近似攻击也难以恢复其秘密状态，因为更新函数中使用的S - P - S网络使近似偏差极小，且内部状态变量的依赖性使得消除非线性部分变得困难。

1.2 代数攻击分析

代数攻击的一般思路是建立密钥或内部状态以及特定时间间隔内密钥流的低阶超定多元代数方程组，然后使用线性化、Gröbner基、XL方法等传统方法求解方程组以获取密钥或内部状态。
- S盒的低阶描述 ：S盒的代数免疫性为2，输入和输出变量中次数为2的独立隐式方程有19个，这些方程完全描述了S盒，总共包含38个二次项。
- FAN的代数结构 ：FAN最初有320个二进制变量，由192位内部状态和128位密钥组成，密钥字节逐步注入内部状态。为保持代数系统的次数不增加并减少项数，每一轮引入一些中间二进制变量。代数系统按轮次如下：
1. 输出函数生成24个线性方程：
- (z_{t2} = s_{t3} \oplus s_{t2} \oplus a_{t3})
- (z_{t1} = s_{t1} \oplus s_{t0} \oplus a_{t2})
- (z_{t0} = a_{t1} \oplus a_{t0} \oplus s_{t0})
2. 引入32个中间二进制变量(\