一种基于掩码SM4算法的选择明文相关碰撞攻击方法
专利汇可以提供一种基于掩码SM4算法的选择明文相关碰撞攻击方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及侧信道攻击领域，公开了一种基于掩码SM4密码 算法 的选择明文相关碰撞攻击方法，包括测量阶段和 碰撞检测 阶段，在测量阶段，攻击者通过选择输入明文，对密码设备进行加密操作，记录并采集相应的 能量 迹，供碰撞检测阶段使用；在碰撞检测阶段，攻击者根据采集的能量迹，并基于产生碰撞两个字节对应的能量迹进行相关性计算，从而确定产生碰撞字节的输入差分；再求得4个字节间的输入差分后便可以求得4个轮密钥，即求得第一轮的轮密钥信息；随后重复上述攻击方法，依次求得第二、第三和第四轮的轮密钥，最后通过密钥扩展算法反推出原始的128比特密钥。本方法降低了产生碰撞所需要的加密次数，并实现了对掩码SM4的算法攻击。，下面是一种基于掩码SM4算法的选择明文相关碰撞攻击方法专利的具体信息内容。
1.一种基于掩码SM4密码算法的选择明文相关碰撞攻击方法，其特征在于，包括：
S1：攻击者通过选择输入SM4密码算法的明文，对要攻击的密码设备进行加密操作，记录并采集相应的能量迹；
S2：攻击者根据采集的能量迹，并基于S盒中产生碰撞的两个字节对应的能量迹进行相关性计算，从而确定产生碰撞字节的输入差分；
所述S盒中的碰撞字节包括：第一字节、第二字节、第三字节以及第四字节；所述第一字节分别与第二、第三以及第四字节碰撞；
S3：根据S盒中产生碰撞字节的输入差分，确定S盒中字节的轮密钥信息，从而获取第一轮的轮密钥；
S4：返回步骤S2，依次获取第二、三、四轮的轮密钥；
S5：根据前4轮的轮密钥和密钥扩展算法，反推出原始的工作密钥。
2.根据权利要求1所述的一种基于掩码SM4密码算法的选择明文相关碰撞攻击方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程包括：
设SM4密码算法输入明文为 其中
第一轮的轮密钥为 选择输入明文，固定xi0＝0，并令
xi1＝xi2＝xi3，其取值依次从0遍历至255，每一次取值进行N次加密操作，记录并采集相应的N条能量迹，每条能量迹包含T个采样点，记为 其中0≤n≤N-1,0≤α≤255,0≤t≤T-
1。
3.根据权利要求1所述的一种基于掩码SM4密码算法的选择明文相关碰撞攻击方法，其特征在于，所述第一字节与第二字节产生碰撞的输入差分为：
所述第一字节与第三字节产生碰撞的输入差分为：
所述第一字节与第四字节产生碰撞的输入差分为：
其中xi表示字节，i＝0,1,2,3；ki表示轮密钥，i＝0,1,2,3。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于掩码SM4密码算法的选择明文相关碰撞攻击方法，其特征在于，所述步骤2中，产生碰撞字节的输入差分Δ由函数： 得
出，其中 和 表示产生碰撞的两个字节对应的能量迹时间片段，其中0≤n≤N-1,
0≤α≤255,0≤t0≤l-1,0≤t1≤l-1。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种基于掩码SM4密码算法的选择明文相关碰撞攻击方法，其特征在于，所述步骤4中，计算原始128比特工作密钥的过程具体为：
其中，MK表示原始工作密钥，
rki表示轮密钥，
CKi表示固定参数，其取值方法为：设cki,j为CKi的第j个字节(i＝0，1，2，3…31；j＝0，1，
2，3)，即CKi＝(cki,0，cki,1，cki,2，cki,3)，则：cki,j＝(4i+j)×7mod256。
一种基于掩码SM4算法的选择明文相关碰撞攻击方法
技术领域
背景技术
是一个可逆的变换，由非线性变换τ和线性变换L复合而成，可表示为T(.)＝L(τ(.))。非线性变换τ:τ由4个并行的S盒构成，S盒为8比特输入8比特输出的置换，记为Sbox(.)。设输入为A，输出为B,
线性变换L:非线性变换τ的输出是线性变
换L的输入，设L变换输入为B，L变换的输出为C，
要生成一个对应的S盒sbox′，使得 因此有
发明内容
择输入明文，固定xi0＝0，并令xi1＝xi2＝xi3，其取值依次从0遍历至255，每一次取值进行N次加密操作，记录并采集相应的N条能量迹，每条能量迹包含T个采样点，记为 其中0≤n≤N-1,0≤α≤255,0≤t≤T-1。
1,0≤α≤255,0≤t0≤l-1,0≤t1≤l-1。
附图说明
具体实施方式
令xi1＝xi2＝xi3，其取值依次从0遍历至255，每一次取值进行N次加密操作，记录并采集相应的N条能量迹，每条能量迹包含T个采样点，记为 其中0≤n≤N-1,0≤α≤255,0≤t≤T-1。
因此，通过碰撞可以消除S盒输入字节的掩码m。定义第一轮的第一字节x0和第二字节x1的S盒输入差分Δ0,1如下：
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