孫思維, 胡 磊, 劉田雨, 牛鐘鋒, 汪達超, 張英杰
1.中國科學院大學 密碼學院, 北京 100049
2.密碼科學技術全國重點實驗室, 北京 100878
3.中國科學院大學 網絡空間安全學院, 北京 100049
4.隆德大學 電子信息系, 隆德
5.北京雁棲湖應用數學研究院, 北京 101408
6.清華大學 丘成桐數學科學中心, 北京 100084
ARX 型密碼是一類基于模加、(循環) 移位和異或等位運算構造的對稱密碼算法.由于現代微處理器對這些操作的原生支持, ARX 型密碼的軟件實現代碼緊湊、效率高.另外, 由于模加可以同時提供擴散和混淆功能, 與使用S 盒作為非線性組件的對稱密碼相比, ARX 型密碼避免了查表操作, 在一定程度上可以更好地抵抗基于時間的側信道攻擊.學界和工業界設計了一系列ARX 型對稱密碼, 包括分組密碼、序列密碼、密碼學置換、雜湊函數、消息認證碼和認證加密算法等.
ARX 型密碼在實際中應用廣泛.HIGHT 和LEA 都是ISO/IEC 國際標準分組密碼算法.ChaCha20-Poly1305 序列密碼在SSL 和TLS 安全協議中被廣泛使用.ZUC-128[1]和SNOW 系列序列密碼作為ISO/IEC 和3GPP LTE 算法標準, 被廣泛應用于4G 通信領域.類Unix 軟件包GNU 核心工具組的b2sum 命令實現了BLAKE2 雜湊函數.BLAKE2 在RAR 和7-Zip 壓縮工具中應用于文件校驗.SipHash算法被應用于網絡流量驗證和防御Hash-flooding 拒絕服務攻擊等.Chaskey 作為ISO/IEC 的輕量級消息認證碼標準, 被廣泛應用在微處理器中.SM3 雜湊函數則是ISO/IEC 標準及中國國家標準, 在商用密碼領域應用廣泛.另一方面, 由于模加運算操作數的寬度一般為16 位、32 位或64 位等, 很難通過窮舉的方式刻畫其差分和線性等密碼學……