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第1章 高级加密标准的制定过程1

1.1 最初阶段1

1.2 AES：范围和意义1

1.3 AES制定过程的启动2

1.4 第一轮评估3

1.5 评估准则4

1.5.1 安全性4

1.5.2 代价4

1.5.3 算法和实现特性5

1.6 5个最终的候选者5

1.6.1 第二届AES会议6

1.6.2 5个决赛草案7

1.7 第二轮评估7

1.8 选择8

2.1 有限域9

第2章 预备知识9

2.1.1 群、环和域10

2.1.2 向量空间11

2.1.3 含有有限个元素的域13

2.1.4 域上的多项式13

2.1.5 多项式运算14

2.1.6 多项式与字节16

2.1.7 多项式与列向量16

2.2.1 定义18

2.2 线性码18

2.2.2 MDS码19

2.3 布尔函数20

2.3.1 束分割21

2.3.2 换位21

2.3.3 砖匠函数22

2.3.4 迭代布尔变换23

2.4.1 迭代型分组密码24

2.4 分组密码24

2.4.2 密钥交替的分组密码25

2.5 分组密码的工作模式27

2.5.1 分组加密模式27

2.5.2 密钥流生成器模式28

2.5.3 消息鉴别模式29

2.5.4 密码散列29

2.6 小结30

第3章 Rijndael的详细描述31

3.1 Rijndael和AES的区别31

3.2 加、解密的输入/输出31

3.3 Rijndael的结构33

3.4 轮变换34

3.4.1 步骤SubBytes35

3.4.2 步骤ShiftRows37

3.4.3 步骤MixColumns39

3.4.4 密钥加法41

3.5 轮的数目42

3.6 密钥编排方案43

3.6.1 设计准则44

3.6.2 选取44

3.7 解密46

3.7.1 两轮Rijndael的解密47

3.7.2 代数性质48

3.7.3 等价解密算法49

3.8 小结52

第4章 Rijndael的实现53

4.1 8位平台53

4.1.1 有限域乘法53

4.1.2 加密54

4.1.3 解密55

4.2 32位平台58

4.3 专用硬件60

4.3.1 SRD的分解61

4.3.2 GF(28)中求逆的有效方案61

4.4 多处理器平台62

4.5 性能数据63

4.6 小结64

第5章 设计原则65

5.1 密码设计的通用准则65

5.1.1 安全性65

5.1.2 效率66

5.1.3 密钥的灵活性66

5.1.4 多样性66

5.1.5 讨论66

5.2 简单性67

5.3.2 轮变换内部的对称性68

5.3.1 各轮之间的对称性68

5.3 对称性68

5.3.3 D-盒的对称性70

5.3.4 S-盒的对称性和简单性70

5.3.5 加密和解密的对称性70

5.3.6 对称性的其他优点71

5.4 运算的选取72

5.4.1 算术运算72

5.4.2 数据相依移位73

5.5 安全策略73

5.5.1 安全目标73

5.5.2 未知攻击与已知攻击75

5.5.3 可证明安全与可证明的界75

5.6 设计方法75

5.6.1 非线性和扩散准则75

5.6.2 抗差分和线性密码分析76

5.6.3 局部和全局优化77

5.7 密钥交替的密码结构78

5.8 密钥编排方案79

5.8.1 密钥编排方案的功能79

5.8.2 密钥扩展和密钥选取80

5.8.3 密钥扩展的代价80

5.8.4 一种递归密钥扩展81

5.9 小结81

第6章 数据加密标准(DES)82

6.1 DES82

6.2 差分密码分析84

6.3 线性密码分析86

6.4 小结88

第7章 相关矩阵89

7.1 Walsh-Hadamard变换89

7.1.1 奇偶性和选择模式89

7.1.4 正交性和相关性90

7.1.2 相关性90

7.1.3 二元布尔函数对应的实值函数90

7.1.5 二元布尔函数的谱91

7.2 二元布尔函数的复合93

7.2.1 异或93

7.2.2 与94

7.2.3 分离布尔函数94

7.3 相关矩阵95

7.3.1 布尔函数与其相关矩阵之间的等价性95

7.3.2 迭代型布尔函数96

7.3.3 布尔置换97

7.4 特殊的布尔函数98

7.4.1 与常量进行异或98

7.4.2 线性函数99

7.4.3 砖匠函数99

7.5 导出性质100

7.6 截短函数101

7.7 互相关性与自相关性102

7.8 线性轨迹103

7.9 密码104

7.9.1 通常情况105

7.9.2 密钥替换型密码105

7.9.3 所有轮密钥的平均106

7.9.4 密钥编排方案的影响108

7.10 相关矩阵和线性密码分析文献110

7.10.1 DES的线性密码分析110

7.10.2 线性外壳111

7.11 小结113

第8章 差分传播114

8.1 差分传播114

8.2 特殊函数115

8.2.1 仿射函数115

8.3 差分传播概率和相关性116

8.2.2 砖匠函数116

8.2.3 截短函数116

8.4 差分轨迹118

8.4.1 一般情况118

8.4.2 限制的独立性119

8.5 密钥交替密码120

8.6 密钥编排方案的影响120

8.7 差分轨迹和差分密码分析文献121

8.7.1 修订的DES差分分析121

8.7.2 马尔可夫密码122

8.8 小结123

第9章 宽轨迹策略124

9.1 密钥交替分组密码中的差分传播124

9.1.1 线性密码分析124

9.1.2 差分密码分析126

9.2 宽轨迹策略127

9.1.3 线性轨迹和差分轨迹的区别127

9.2.1 分组密码中的γλ轮结构128

9.2.2 轨迹的权值130

9.2.3 扩散131

9.3 分支数和两轮轨迹133

9.3.1 推导性质134

9.3.2 两轮传播定理135

9.4 一个高效的密钥交替结构135

9.4.1 扩散步骤θ136

9.4.2 线性步骤Θ137

9.4.3 四轮轨迹束权值的下限138

9.4.4 Θ的有效构造138

9.5 Rijndael的轮结构140

9.5.1 密钥迭代结构140

9.5.2 宽轨迹策略在Rijndael中的应用143

9.6 θ的构造144

9.7.1 超立方体结构146

9.7 对于结构Ι和π的选择146

9.7.2 矩形结构148

9.8 小结148

第10章 密码分析149

10.1 缩短差分149

10.2 渗透攻击149

10.2.1 预备知识150

10.2.2 基本攻击151

10.2.3 最后一轮的影响152

10.2.4 在结尾处扩展153

10.2.5 初始扩展154

10.2.6 六轮攻击154

10.2.7 Herds攻击155

10.3 Gilbert-Minier攻击155

10.3.2 七轮攻击156

10.3.1 四轮区分器156

10.4 插值攻击157

10.5 与DES类似的对称性和弱密钥158

10.6 与IDEA类似的弱密钥158

10.7 密钥相关攻击158

10.8 实现攻击159

10.8.1 时间攻击159

10.8.2 能量分析160

10.9 小结161

第11章 相关的分组密码163

11.1 综述163

11.1.1 Rijndael密码族的进化163

11.1.2 轮变换164

11.2 SHARK密码165

11.3 Square168

11.4 BKSQ170

11.5.1 Crypton173

11.5 Rijndael的派生173

11.5.2 Twofish174

11.5.3 ANUBIS174

11.5.4 GRAND CRU175

11.5.5 Hierocrypt175

11.6 小结175

附录A 伽罗华域中的传播分析177

A.1 GF(2n)上的函数178

A.1.1 差分传播179

A.1.2 相关性179

A.1.3 GF(2n)上的线性函数182

A.1.4 GF(2)上的线性函数182

A.2 (GF(2n))l上的函数184

A.2.1 差分传播184

A.2.2 相关性184

A.2.3 GF(2n)上的线性函数185

A.2.4 GF(2)上的线性函数186

A.3 GF(pn)的表示187

A.3.1 GF(pn)的循环表示187

A.3.2 GF(pn)的向量空间表示187

A.3.3 对偶基188

A.4 布尔函数和GF(2n)中的函数189

A.4.1 GF(2)n和GF(2n)中的差分190

A.4.2 迹模式与选择模式之间的关系190

A.4.3 GF(p)n与GF(pn)中线性函数之间的关系191

A.4.4 举例说明193

A.5 Rijndael-GF195

附录B 轨迹聚集197

B.1 具有最大分支数的变换197

B.2 两轮的界200

B.2.1 差分传播201

B.2.2 相关性204

B.3 四轮的界205

B.4 两种情况的研究206

B.4.1 差分轨迹206

B.4.2 线性轨迹208

附录C 置换表211

C.1 SRD211

C.2 其他表格214

C.2.1 xtime214

C.2.2 轮常数215

附录D 测试向量216

D.1 扩展密钥KeyExpansion216

D.2 Rijndael(128,128)216

D.3 其他的分组长度和密钥长度219

附录E 参考代码223

参考文献231