轻量级分组密码算法的设计和分析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61902100
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0206.信息安全
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Block cipher is the core technology to protect the confidentiality of data in the network age. However, traditional block cipher is difficult or impossible to be implemented on resource-constrained devices, such as RFID tag and sensor nodes. In order to satisfy the requirement of security in the new environment, the design and cryptanalysis of lightweight block ciphers become a hot issue on the field of cryptography. In this project, I will focus on this issue, build new automatic security evaluation models based on Mixed Integer Linear Programming (MILP) and Boolean Satisfiability Problem (SAT), and design a new lightweight block cipher with excellent software and hardware performances based on the new models above and my previous work. The detailed research contents are as follows: (1)build new automatic search model for impossible differential targeting lightweight block ciphers; (2)construct automatic evaluation model for security bound against differential cryptanalysis targeting ARX ciphers; (3) design a new lightweight block cipher, which has the advantage on software/hardware indicators comparing with other similar ciphers, while has the ability against all current attacks. All results in this project will provide new theoretical and technical supports for the design and cryptanalysis of lightweight block ciphers.
分组密码算法是保障网络时代信息机密性的核心密码技术。然而传统的分组密码算法不能很好的适应于RFID标签和传感器节点等资源受限设备。为应对新环境对安全性的需要,轻量级分组密码算法的设计与分析成为国际密码学领域的一个热点研究问题。本项目将围绕这一问题展开研究,基于混合线性整数规划技术和可满足性问题求解技术构建新的安全性自动化评估模型,并设计一个软硬件性能良好的ARX类轻量级分组密码算法。具体研究内容如下:(1)提出针对轻量级分组密码算法的不可能差分的自动化搜索模型;(2)构建ARX类算法的抗差分安全界的自动化评估模型;(3)基于新分析模型和已有研究工作,设计一个新的轻量级分组密码算法,在保证算法安全性的前提下,使其软硬件综合指标与国际同类算法相比较具有明显优势。本项目研究成果将为轻量级分组密码算法的设计和分析提供理论和技术支持。

结项摘要

分组密码算法是保障网络时代信息机密性的核心密码技术。然而传统的分组密码算法不能很好的适应于RFID标签和传感器节点等资源受限设备。为应对新环境对安全性的需要,轻量级分组密码算法的设计与分析成为国际密码学领域的一个热点研究问题。本项目围绕这一问题展开研究,提出了三个安全性分析和算法S盒构造模型:基于混合线性整数规划的不可能差分自动化搜索模型;基于可满足性问题的轻量级S盒构建模型;基于分层结构的8比特S盒构造模型。除此,本项目对现有的安全性分析模型进行改进,给出国际重要密码算法XOOFFF、2-GOST、GOST R和LBlock的最新攻击成果。最后,我们基于前期工作,设计完成一个分组密码算法和一个轻量级认证加密算法。前者荣获全国密码算法设计竞赛一等奖,后者已申请发明专利。本项目成果有利于推动中国密码事业的发展,为商用密码的标准化和党政密码的更新提供技术支持和备选方案。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
An STP-based model toward designing S-boxes with good cryptographic properties
基于 STP 的模型,用于设计具有良好加密特性的 S-box
  • DOI:
    10.1007/s10623-022-01034-2
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Designs, Codes and Cryptography
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhenyu Lu;Sihem Mesnager;Tingting Cui;Yanhong Fan;Meiqin Wang
  • 通讯作者:
    Meiqin Wang
Distinguisher on full-round compression function of GOST R
GOST R全轮压缩功能辨别
  • DOI:
    10.1016/j.ipl.2019.105902
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    INFORMATION PROCESSING LETTERS
  • 影响因子:
    0.5
  • 作者:
    Cui Tingting;Wang Wei;Wang Meiqin
  • 通讯作者:
    Wang Meiqin
Related-Key Differential Attacks on Reduced-Round LBlock
减少轮数 LBlock 的相关关键差分攻击
  • DOI:
    10.1155/2022/8464960
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Security and Communication Networks
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tianling Weng;Cui Tingting;Ting Yang;Yinghua Guo
  • 通讯作者:
    Yinghua Guo
Improved Single-Key Attacks on 2-GOST
改进了对 2-GOST 的单键攻击
  • DOI:
    10.1155/2020/8886032
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Security and Communication Networks
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qiuhua Zheng;Yinhao Hu;Tao Pei;Shengwang Xu;Junzhe Yu;Ting Wu;Yanzhao Shen;Yingpei Zeng;Cui Tingting
  • 通讯作者:
    Cui Tingting
Investigation for 8-bit SKINNY-like S-boxes, analysis and applications
8位SKINNY-like S盒的研究、分析和应用
  • DOI:
    10.1007/s12095-021-00486-y
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    CRYPTOGRAPHY AND COMMUNICATIONS-DISCRETE-STRUCTURES BOOLEAN FUNCTIONS AND SEQUENCES
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Fan Yanhong;Mesnager Sihem;Wang Weijia;Li Yongqing;Cui Tingting;Wang Meiqin
  • 通讯作者:
    Wang Meiqin

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其他文献

基于模糊时序有效聚类的太湖流域汛期分期研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王宗志;王银堂;吴浩云;崔婷婷;徐洪;张怡
  • 通讯作者:
    张怡
基于指数分解法的河南省水资源生态足迹分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    水文
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵自阳;李王成;王霞;崔婷婷;程载恒;刘学智;王帅
  • 通讯作者:
    王帅
基于模糊时序有效聚类的太湖流域汛期分期研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王宗志;王银堂;吴浩云;崔婷婷;徐洪;张怡
  • 通讯作者:
    张怡
银杏叶提取物EGb761对氧化应激下白癜风黑素细胞抗氧化作用的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国麻风皮肤病杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖茜;崔婷婷;高天文;王琳
  • 通讯作者:
    王琳
超快强激光场中离子的光离解:光电离标度规律的一个验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    量子电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白丽华;LIU Yu-heng;WANG Yan;YAN Xiao-na;侯路强;崔婷婷;刘宇恒;王燕;阎晓娜;BAI Li-hua;HOU Lu-qiang;CUI Ting-ting
  • 通讯作者:
    CUI Ting-ting

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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