计算机应用

作者：李艳俊, 葛耀东, 王琦, 张伟国, 刘琛

单位：1.中国电子科技集团公司第十五研究所 信息产业信息安全测评中心, 北京 100083；2.北京电子科技学院 密码科学与技术系, 北京 100070

关键词：轻量级分组密码,KLEIN,量子电路,S盒,Grover算法

基金：北京市自然科学基金资助项目(4234084);河南省网络密码技术重点实验室研究课题(LNCT2021-A09)

KLEIN自提出之后经历了截断差分分析、积分分析等攻击，加密结构具有实际安全性，但是由于密钥扩展算法的脆弱性导致了全轮密钥恢复攻击。首先，修改密钥扩展算法，提出一种改进后的算法N-KLEIN；其次，采用in-place方法对S盒进行高效量子电路实现，减小了电路的宽度和深度，提高了量子电路的实现效率；再次，使用LUP分解技术实现混淆操作的量子化；继次，对N-KLEIN进行量子电路设计，提出全轮N-KLEIN的高效量子电路。最后，评估N-KLEIN算法量子实现的资源占用，并与PRESENT、HIGHT等现有的轻量级分组密码的量子实现占用资源进行对比；同时，基于Grover算法对密钥搜索攻击所需要的代价进行深入研究，给出Clifford+T模型下N-KLEIN-｛64，80，96｝使用Grover算法搜索密钥需要的代价，并评估了N-KLEIN的量子安全性。对比结果表明，N-KLEIN算法量子实现的成本明显较低。

来源：2024年第9期

《计算机应用》期刊编辑部

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