19轮ESF算法的相关密钥Rectangle攻击OA

轻量级分组密码算法专注于保护资源受限的物联网设备数据安全。ESF是一种Feistel结构的轻量级分组密码算法,其硬件实现效率高且加解密速度快,引起了业界广泛关注。该文基于混合整数线性规划MILP自动化技术,提出了密钥恢复友好的最优相关密钥Boomerang区分器的快速搜索方法。新方法采取分段式初步搜索出多条最优Boomerang区分器,然后基于区分器扩展激活S盒最少密钥猜测量进行区分器二次筛选,最后对筛选所剩的少数区分器采用聚类方法进一步提高区分器概率。针对ESF算法,该文利用分段式搜索得到初始的56个17轮相关密钥Boomerang区分器,进一步筛选出8个密钥猜测量最少的区分器,最后利用聚类技术将区分器概率从2^(-50)提高至2^(-43.79)。基于该区分器前后各扩展一轮,首次对ESF执行最长19轮相关密钥Rectangle攻击。攻击的数据和时间复杂度分别为255.90个选择明文和263.99次19轮加密。与以往结果相比,区分器轮数提高6轮且攻击总轮数提高4轮,这也是目前对ESF算法最好的攻击结果。