软件学报

作者：许垠松，罗宜元，董晓阳，袁征

单位：许垠松，北京邮电大学 网络空间安全学院, 北京 10087611,罗宜元，惠州学院 计算机科学与工程学院, 广东 惠州 51600702,董晓阳，清华大学 高等研究院, 北京10019003,袁征，北京电子科技学院, 北京 10007004

关键词：Lai-Massey结构;Misty结构;Type-1型广义Feistel结构;类SMS4 广义Feistel结构;类MARS 广义Feistel结构;密钥恢复攻击

基金：国家自然科学基金(62072207); 广东省基础与应用基础研究基金(2022A1515140090); 北京邮电大学博士创新基金(CX2022140)

在Q1量子模型下, 针对Lai-Massey结构、Misty结构、Type-1型广义Feistel结构、类SMS4 广义Feistel结构和类MARS 广义Feistel结构, 提出了低数据量子密钥恢复攻击. 该攻击仅需选择常数项级别规模的明密文, 通过分析分组密码结构的加密过程, 利用Grover算法对某些中间态进行搜索计算, 从而恢复密钥. 且该攻击属于Q1模型, 相比于Q2模型, 无需量子叠加查询, 更具有实际意义. 对于3轮Lai-Massey结构, 相比于其他量子攻击, 该攻击仅需$ \mathrm{O}(1) $数据, 且属于Q1模型, 在复杂度乘积(时间×数据×经典存储×量子比特)评估上降低了$ n{2^{n/4}} $因子. 对于6轮Misty结构, 该方法依然保留着低数据复杂度的优势, 尤其是6轮Misty L/R-FK结构, 在复杂度乘积评估上降低了$ {2^{n/2}} $因子. 对于9轮3分支Type-1型广义Feistel结构, 与其他量子攻击在复杂度乘积评估上保持一致, 该攻击依然保留着低数据复杂度的优势, 且属于选择明文攻击. 此外, 也给出了针对类SMS4 广义Feistel结构和类MARS 广义Feistel结构的低数据量子密钥恢复攻击, 补充了其在Q1模型下的安全性评估.

来源：2025年第7期

《软件学报》期刊编辑部

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