新版Trivium流密碼算法的密碼學(xué)統(tǒng)計分析.pdf

1、從2004年eSTREAM項目啟動以來,Trivium算法依靠著簡單的構(gòu)造和極強(qiáng)的抗攻擊能力得到了最多的好評,成功進(jìn)入最終入選的算法之列。2009年9月,ePrint上刊登的論文《On The Design of Trivium》分析了Trivium的線性化版本,從令其內(nèi)部狀態(tài)變化矩陣對應(yīng)本原多項式的設(shè)計思想出發(fā),揭示了其內(nèi)部狀態(tài)的抽頭位置被3整除的原因,并進(jìn)一步提出了Trivium的改進(jìn)版本,使得它的1輪生成器(Univium)和2輪

2、生成器(Bivium)分別對應(yīng)1階和2階本原多項式。因為本原多項式在流密碼設(shè)計中具有非常重要的意義,故對新版Trivium算法的研究將會成為熱點。通過實驗的方式來比較新舊版本的性能差異,可以深化對Trivium類算法的認(rèn)識,了解新版Trivium算法的改進(jìn)意義,對于新型流密碼發(fā)生器的設(shè)計具有重要指導(dǎo)作用。在上述論文的啟示下,為了這一目的,本文在描述Trivium類算法的結(jié)構(gòu)和使用Mathematica平臺模擬其密鑰流產(chǎn)生方式的基礎(chǔ)上,運

3、用Meltem S?nmez Turan,AliDoganaksoy和Cagdas Calik于ECRYPT網(wǎng)站提出的6個用于同步流密碼的統(tǒng)計學(xué)隨機(jī)性測試方法,在WindowsXP平臺上,使用Mathematica軟件分別測試了原版Trivium和新版Trivium算法。這些統(tǒng)計學(xué)隨機(jī)性測試包括:密鑰-密鑰流相關(guān)性測試、初始向量-密鑰流相關(guān)性測試、幀相關(guān)性測試、擴(kuò)散性測試、內(nèi)部狀態(tài)相關(guān)性測試和內(nèi)部狀態(tài)-密鑰流相關(guān)性測試。對于每一類型的實

4、驗,經(jīng)過大量測試以后,將獲得的統(tǒng)計量觀測值和p值進(jìn)行列表、作圖,用對照的方式比較了新舊算法的隨機(jī)性特征。本文使用前5個測試,檢測了新版Trivium的288、96、72位狀態(tài)版本,驗證了新版Trivium算法具有優(yōu)良的隨機(jī)特性;同時,從新舊版Trivium算法都未能通過最后的內(nèi)部狀態(tài)-密鑰流相關(guān)性測試的角度,展示了密鑰初始化階段的輪換操作和寄存器尾部的附加非零比特操作對于Trivium類算法的重要性,并使用72位Trivium版本,從載