轻量级密码算法TWINE 的唯密文故障分析

李玮，汪梦林，谷大武，李嘉耀，蔡天培，徐光伟

（1.东华大学计算机科学与技术学院，上海 201620；2.上海交通大学计算机科学与工程系，上海 200204；3.上海交通大学上海市可扩展计算与系统重点实验室，上海 200204；4.上海交通大学上海市信息安全综合管理技术研究重点实验室，上海 200093）

1 引言

物联网是一种物与物进行信息交换和通信的网络。它通过智能设备和机器感知收集有关数据，提取数据中有用的信息并提供方便快捷的服务。物联网的发展促进了大量新兴领域的发展，例如智能家居、智慧医疗、精准农业、智慧交通等[1-4]。由于物联网中的智能设备及传感器的处理、存储资源有限，在收集、传送和处理网络中的大量数据时，传统的密码算法较难有效地保证信息的机密性、完整性和认证性，因此，运行效率高、吞吐量小和安全性高的轻量级密码算法适用于物联网中的安全数据处理[5-7]。

TWINE 是2012 年在SAC（selected areas in cryptography）会议上提出的一种具有广义Feistel结构的轻量级分组密码，旨在保护资源受限的终端设备的数据安全[8]。现有的TWINE 的传统密码分析包括不可能差分故障分析、饱和分析、Biclique分析、零相关线性分析、中间相遇分析等[8-11]。但是，在物联网环境中，攻击者可以通过激光照射、异常时钟、涡流磁场等方式注入故障，干扰密码的加密过程，这些故障会使中间状态的计算产生偏差，通过分析或者统计错误中间状态即可恢复密钥并破译密码，这种攻击方法称为故障分析（FA,fault analysis）。

故障分析是在1997 年由Boneh 等[12]提出的一种密码分析方法，它通过在密码设备运行过程中注入随机的故障，干扰正常运行过程，从而恢复出密钥并破译密码。……