软件学报

作者：宋蝉，张蕾，吴文玲

单位：宋蝉，中国科学院 软件研究所, 北京 100190;中国科学院大学, 北京 10004911,张蕾，中国科学院 软件研究所, 北京 100190;中国科学院大学, 北京 100049;密码科学技术国家重点实验室, 北京 10087802,吴文玲，中国科学院 软件研究所, 北京 100190;中国科学院大学, 北京 10004903

关键词：SPN型密码;子空间迹;倍数性质;PHOTON置换;3D算法

基金：国家自然科学基金(62072445)

SPN结构是目前最广泛使用的一种分组密码整体结构, AES、ARIA等分组密码算法均采用此结构, 对此类SPN型密码的安全性分析是密码分析中的一个研究热点. 将子空间迹密码分析方法应用到典型二维SPN型密码和典型三维SPN型密码中, 可分别得到其相应的子空间迹和基于子空间迹的通用性质, 该性质与密钥、S盒以及列混淆矩阵的定义均无关, 可具体描述为: 针对一个状态可形式化为n×m二维数组的典型二维SPN型密码, 属于类对角子空间同一陪集的所有明文经过5轮加密得到的密文中属于混淆子空间同一陪集的不同密文对数量一定为$ {2^{n - 1}} $的倍数; 针对一个状态可形式化为l×n×m三维数组的典型三维SPN型密码, 属于类对角子空间同一陪集的所有明文经过7轮加密得到的密文中属于混淆子空间同一陪集的不同密文对数量一定为$ {2^{nl - 1}} $的倍数. 此外, 不仅对该性质进行了证明, 还在PHOTON算法的内部置换以及小规模版本Rijndael算法、3D算法、Saturnin算法上进行了实验验证, 结果与该性质完全一致.

来源：2023年第12期

《软件学报》期刊编辑部

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