分组密码算法的新型分析与设计理论的研究

Cryptanalysis and design for block ciphers are the research focus in the field of cryptology in these years. In the field of cryptanalysis, this project will try to construct the new cryptanalytic models and methods for block ciphers, and improve the original cryptanalytic methods to make them be used more widely and efficiently. Moreover, this project will try to discover the more efficient algorithm to automatically search the differential and linear characteristics. At last, the valid tools to evaluate block ciphers are expected to be provided in this project. For the design of block ciphers, we will try to introduce a new structure of round function and present a new design for block cipher combining with the key schedule.

分组密码算法的分析与设计技术的研究是国际密码领域近些年持续关注的研究方向。在分组密码分析领域，本项目将研究新型分组密码算法的分析方法和分析模型，并进一步完备已有分析模型，改进已有分析模型的适用范围和攻击效果，探索更为高效的自动化搜索路线算法，为分组密码算法评估提供有效的工具。在设计领域，本项目设计新的轮函数结构，结合密钥生成算法，探索新的算法设计理论。

分组密码算法的分析与设计技术的研究是国际密码领域近些年持续关注的研究方向。在分组密码分析领域，本项目研究新型分组密码算法的分析方法和分析模型，并进一步完备已有分析模型，改进已有分析模型的适用范围和攻击效果，探索更为高效的自动化搜索路线算法，为分组密码算法评估提供有效的工具。在设计领域，本项目设计新的轮函数结构，结合密钥生成算法，探索新的算法设计理论。.在分组密码分析领域，本项目有以下重要结果。首先，本项目提出统计积分分析方法、多结构体统计积分分析方法以及相关密钥统计饱和度分析方法，并将这些新型分析方法分别应用于Skipjack变种算法、AES算法、类AES算法以及QARMA算法，均取得很好的分析结果。本项目提出卡方多重零相关模型和卡方多维零相关模型，解决了传统多重零相关和多维零相关需要大量零相关线性逼近和猜测密钥量过多的问题。其次，本项目组构建了一些系列自动化搜索模型，包含基于MILP的差分路线搜索模型、基于MILP的线性路线搜索模型、基于MILP的多差分路线搜索模型、基于SAT/SMT的考虑密钥生成算法的多差分路线搜索模型、基于MILP的ARX类算法的比特级分离特性搜索模型、基于MILP的线性层非比特置换的比特级分离特性搜索模型、基于SAT/SMT的ARX类算法的比特级和字节级的分离特性搜索模型、基于STP的变种三子集合分离特性搜索模型，并将这些模型运用于Speck、MANTIS、LED64等一系列密码算法，并得到了更优、更长或者更精确的区分器。此外，本项目组对一系列国际标准算法或国际重要算法进行了安全性分析，刷新了其分析结果。.在算法设计领域，本项目组设计了Ballet算法、ANT算法以及Raindrop算法，并在中国密码学会举办的全国密码算法设计竞赛中分别获得一、二、三等奖。.项目执行期间，本项目组总共发表论文26篇，其中6篇发表在密码领域五大国际密码会议，5篇发表在重要国际会议。