30、Trivium流密码：特性、攻击与实现分析

Trivium流密码：特性、攻击与实现分析

1. 引言

2004 年，欧洲委员会 ECRYPT 卓越网络的 eSTREAM 项目启动，旨在寻找强大的流密码。最初有 34 个候选密码提交到软件或硬件配置文件中。经过 2006 年和 2007 年的初步评估，第三阶段开始时，软件配置文件和硬件配置文件分别剩下 8 个候选密码，且没有一个密码同时出现在两个配置文件中。本文聚焦于硬件配置文件中入围密码的硬件性能方面。

流密码是一种对称密码，它生成一系列加密安全的比特流，即密钥流，然后通过异或操作将其与明文或密文在比特级别进行组合。其基本拓扑结构包括一个用于存储密钥和初始化向量（IV）的寄存器，以及一个更新函数（通常是某种反馈移位寄存器），该寄存器构成了密码的当前状态，并为密钥流的连续比特进行时钟操作。另一个组件是非线性缩减函数，它对部分或全部状态进行操作，以非线性方式组合比特，通常生成密钥流的单个比特，然后将该比特与明文或密文进行异或运算。

在安全方面，初始密钥和 IV 混合的周期至关重要，以防止密钥恢复攻击。在此期间，需要一个加密强度高的反馈函数对状态进行多次迭代操作（基本上是哈希运算），而用于输出密钥流的缩减函数可以相对较弱。然而，流密码的异或特性虽然提供了简单性，但也导致了一种针对所有基本流密码的攻击——位翻转攻击，即主动攻击者可以改变密文中任意位置的明文比特状态。这种攻击的有效性取决于应用场景，可以通过使用消息认证码来防止。

2. Trivium 密码分析结果

攻击类型	时间复杂度	数据量