AES的硬度保证


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许多公共密钥密码系统具有某种可证明的安全性。例如,证明拉宾密码系统与分解一样困难。

我想知道对于诸如AES之类的秘密密钥密码系统是否存在这种可证明的安全性。如果不是,有什么证据证明很难破解这种密码系统?(除了抵抗试错攻击)

备注:我熟悉AES操作(AddRoundKey,SubBytes,ShiftRows和MixColumns)。AES的硬度似乎来自MixColumns操作,而后者又必须继承Galois场(以及代数)上的一些难题。实际上,我可以将问题重申为:“哪个硬代数问题可以保证AES的安全性?”

Answers:


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MIXCOLUMNS可以防止仅针对几个S-box的攻击,因为列的混合需要所有S-b​​ox参与加密。(Rijndael的设计者将此称为“宽径策略”。)对S形盒进行分析的原因很困难,这是因为使用了有限域求逆运算。倒置会“平滑” S-box条目的分配表,因此条目看起来(几乎)是统一的,即与没有密钥的随机分布无法区分。正是这两种功能的结合,使Rijndael能够可靠地抵御已知攻击。

顺便说一句,《The Rijndael Design》一书非常好读,并讨论了密码学的理论和哲学。


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很好的解释。谢谢。事实上,我可以使用这本书,但不知道该阅读哪一部分(关于我的问题)。您是否建议任何特殊的章节?
MS Dousti

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我是两年前在图书馆外阅读的书,所以我面前没有目录,我不确定是否可以具体回答您的问题,只是我喜欢这样他们设计的S-box易于实施。但是,我可以建议的一件事是Stinson对“密码学:理论与实践”中AES和其他置换置换网络的解释。这是版中,我有第3章,它看起来好像你可以在此链接下载书籍免费:ebookee.com/...
艾伦·斯特灵

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感谢您推荐斯坦森的书。您还可以查阅《 Rijndael设计》的目录,看看是否有任何有用的提示?
MS Dousti

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感谢您的链接!:-)是的,第3.6节和第5章对我来说都非常有趣,因为它们讨论的是“为什么”,而不仅仅是“什么”。
亚伦·斯特林

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正如David所说,我们没有AES的这种减少。但是,这并不意味着Rabin或RSA密码系统比AES更安全。实际上,我相信诸如AES / DES等分组密码的安全性(至少是单向的,也可能还有伪随机数)。很难,正是因为没有代数结构,所以很难想象会有某种突破性算法。

可以直接从单向函数构造块密码,这对于大多数密码学来说是一个最小的假设,但是所产生的构造效率极低,因此无法使用。


谢谢波阿斯。我认为Luby-Rackoff构造是一种基于类似DES的结构提供可证明的伪随机数的构造,对吗?
MS Dousti

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是。更准确地说,您从单向函数开始,使用Hastad,Impagliazzo,Luby,Levin将其转换为伪随机生成器,然后使用Goldreich,Goldwasser,Micali将其转换为伪随机函数,然后实际上使用Luby-Rackoff将其转换为伪随机排列(即块密码)
Boaz Barak

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由于可以以通用方式将任何公钥加密方案转换为私钥方案,因此您可以获得具有类似可证明的安全保证的私钥方案。

但是,这个答案是令人讨厌的:对于典型的部署分组密码,我们没有从简化到计算问题的意义上可证明的安全性分析。已经提出了降低安全性的分组密码的提议,但是促进降低安全性所需的计算负担使它们与诸如AES算法的更有效方案失去竞争力。

有趣的是,可证明的安全性团体普遍认为,以分组密码安全性(伪随机置换)为前提,然后在分析采用分组密码作为组成部分的高级协议时,将其简化为合理的做法。也就是说,与安全协议设计中的其他挑战不同,在涉及密码时,似乎足以相信密码分析家对安全性的直觉。

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