RAIN:一种面向软硬件和门限实现的轻量分组密码算法

摘要：

RAIN算法的设计基于国际上分组密码设计广泛采用的SPN (substitution permutation network)结构,通过迭代混淆层S盒和扩散层字混合提供强雪崩效应,不仅保证强的安全性,还兼顾了软硬件实现.算法支持64b分组和128 b分组,2种不同的分组长度采用相同的轮函数结构实现,方案简洁优美.混淆层采用4b的S盒实现,在S盒实现的时候不仅考虑了其安全性,还考虑S盒的软硬件实现,与扩散层的混合运算结合提供高的实现性能.从差分分析、不可能差分分析、积分攻击和不变子空间分析4个方面对算法进行了自评估,在分析的过程中使用了一些最新的分析方法以及基于MILP(mixed integer linear programming)的自动化搜索等,结果显示:算法可以抵抗现有的分析方法,并且具有较大的安全冗余.RAIN算法软硬件实现效率高,在PC机、ARM平台和硬件FPGA(field programmable gate array)平台下都具有出色的实现性能.算法S盒可以转换为基本逻辑运算,抗侧信道攻击实现代价低.

关键词：轻量级可调分组密码、SPN结构、分组密码设计、RAIN算法、混合整数线性规划

所属期刊栏目：58

分类号：TP309.7(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金;山东省自然科学基金;山东省自然科学基金

在线出版日期：2021-07-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1045-1055