本發(fā)明涉及信息安全，具體涉及一種基于sat的動(dòng)態(tài)加密通信安全評(píng)估方法。

背景技術(shù)：

1、在金融、醫(yī)療、政府等行業(yè)，數(shù)據(jù)的安全性要求越來(lái)越高。當(dāng)前最常見的加密協(xié)議，如ssl/tls協(xié)議，通?；诜纸M密碼(例如aes、present、skinny等)來(lái)確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全。然而，隨著計(jì)算能力的提高，傳統(tǒng)的分組密碼算法可能面臨潛在的攻擊威脅。為了解決這一問題，網(wǎng)絡(luò)安全專家通常依賴于密碼分析技術(shù)來(lái)評(píng)估加密算法的強(qiáng)度。

2、然而，現(xiàn)有的密碼分析方法(如差分密碼分析、線性密碼分析等)通常計(jì)算復(fù)雜且耗時(shí)，難以快速、準(zhǔn)確地評(píng)估密碼系統(tǒng)的安全性。sat在分組密碼的不可能差分搜索中有著重要的應(yīng)用，可以用于不可能差分區(qū)分器的構(gòu)建、搜索密鑰最小猜測(cè)基以及結(jié)合密鑰橋接技術(shù)降低密鑰恢復(fù)的復(fù)雜度。而選擇一個(gè)最佳的區(qū)分器需要遍歷所有輸入差分和輸出差分值，過大的搜索空間導(dǎo)致了在計(jì)算上不可行。目前有分治算法、基于milp的二維不可能差分建模方法等，但求解不可能差分區(qū)分器的效率仍然有一定的問題，并且無(wú)法得到輪數(shù)較長(zhǎng)的不可能差分的區(qū)分器，影響后續(xù)的密鑰恢復(fù)工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于sat的動(dòng)態(tài)加密通信安全評(píng)估方法，在加密通信過程中去實(shí)時(shí)評(píng)估與動(dòng)態(tài)地調(diào)整系統(tǒng)地加密算法、密鑰長(zhǎng)度參數(shù)，保證在加密傳輸過程當(dāng)中保證所使用的分組密碼的安全性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于sat的動(dòng)態(tài)加密通信安全評(píng)估方法，包括下列步驟：

3、步驟1：數(shù)據(jù)輸入和預(yù)處理；

4、步驟2：使用分組密碼算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；

5、步驟3：二維二進(jìn)制變量設(shè)置；

6、步驟:4：對(duì)分組密碼e的基本運(yùn)算進(jìn)行sat編碼；

7、步驟5：刻畫矛盾位置并求解sat模型；

8、步驟6：動(dòng)態(tài)調(diào)整加密策略；

9、步驟7：將加密后的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

10、可選的，在步驟2的執(zhí)行過程中包括加密算法的選擇以及分組密碼運(yùn)行模式的選擇，包括以下兩個(gè)步驟：

11、步驟2.1：根據(jù)需求選擇相應(yīng)的sp-network結(jié)構(gòu)的分組密碼算法；

12、步驟2.2：選用cbc模式進(jìn)行加密運(yùn)行。

13、可選的，所述二維二進(jìn)制變量包括差分值類型變量和活躍模式類型變量，所述差分值類型變量記為θx[i]，取值為(0,0)θx,(0,1)θx,(1,0)θx,(1,1)θx,分別表示差分值為0,δ1,δ2,δ3，其中δ1≠δ2≠δ3≠0；

14、所述活躍模式類型變量記為ρx[i]，取值為(0,0)ρx,(0,1)ρx,(1,0)ρx,(1,1)ρx分別表示不活躍，活躍，未知以及活躍已知這四種不同差分模式。

15、可選的，步驟4中利用sat中的cvc格式規(guī)范對(duì)分組密碼e中的基本運(yùn)算進(jìn)行編碼，包括對(duì)以下運(yùn)算操作項(xiàng)目：

16、線性置換運(yùn)算：使用sat中的復(fù)制運(yùn)算模型完成編碼；

17、s-box運(yùn)算：按對(duì)應(yīng)的單元進(jìn)行狀態(tài)差分傳播進(jìn)行sat編碼；

18、列混淆運(yùn)算：先將列混淆運(yùn)算分類后再根據(jù)差分轉(zhuǎn)換表進(jìn)行sat編碼。

19、可選的，步驟5中基于miss-in-middle技術(shù)，通過新引入變量μ_i，將ea和eb編碼為完整r輪不可能差分區(qū)分器搜索模型，包括下列步驟：

20、步驟5.1：對(duì)矛盾位置進(jìn)行sat編碼；

21、步驟5.2：求解完整的sat區(qū)分器；

22、步驟5.3：遍歷所有的矛盾位置；

23、步驟5.4：排除冗余的解。

24、可選的，在步驟5的執(zhí)行過程中，不斷改變矛盾位置去建立不同的sat區(qū)分器模型，利用stp求解器進(jìn)行求解，如果模型有解，則是有效的不可能差分區(qū)分器，無(wú)解則不是不可能差分區(qū)分器；再通過stp求解器求出的解中重復(fù)的解去掉，剩下的解就為分組密碼e中所有的r輪不可能差分的區(qū)分器。

25、可選的，在步驟6的執(zhí)行過程中，基于不可能差分區(qū)分器搜索模型分析的結(jié)果評(píng)估安全性，并自動(dòng)調(diào)整加密策略，即進(jìn)行算法切換和增加密鑰長(zhǎng)度，且實(shí)時(shí)更新加密配置。

26、本發(fā)明提供了一種基于sat的動(dòng)態(tài)加密通信安全評(píng)估方法，利用cvc格式對(duì)分組密碼算法各個(gè)運(yùn)算進(jìn)行刻畫，結(jié)合不可能差分二維建模的算法，提高了不可能差分區(qū)分器的長(zhǎng)度和區(qū)分器的求解效率，同時(shí)得到了不可能差分軌跡中更加詳細(xì)的狀態(tài)差分的變化情況。具體通過sat自動(dòng)化搜索技術(shù)，將sp-network結(jié)構(gòu)的分組密碼中各個(gè)運(yùn)算部件轉(zhuǎn)化為sat問題，使用stp求解器去求解得到可行解，再根據(jù)安全評(píng)估模塊的反饋結(jié)果，動(dòng)態(tài)調(diào)整加密策略。經(jīng)驗(yàn)證，本發(fā)明的方法對(duì)于分組密碼中的spn結(jié)構(gòu)具有通用性，而且利用stp求解器所得到的區(qū)分器輪數(shù)更長(zhǎng)、區(qū)分器求解效率更高。將求解得到更好的不可能差分區(qū)分器應(yīng)用于通信系統(tǒng)的安全評(píng)估模塊中，這使得系統(tǒng)的反饋與調(diào)整模塊可以根據(jù)準(zhǔn)確的安全評(píng)估結(jié)果動(dòng)態(tài)地調(diào)整密碼加密算法，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估。

技術(shù)特征：

1.一種基于sat的動(dòng)態(tài)加密通信安全評(píng)估方法，其特征在于，包括下列步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的基于sat的動(dòng)態(tài)加密通信安全評(píng)估方法，其特征在于，

3.如權(quán)利要求2所述的基于sat的動(dòng)態(tài)加密通信安全評(píng)估方法，其特征在于，

4.如權(quán)利要求3所述的基于sat的動(dòng)態(tài)加密通信安全評(píng)估方法，其特征在于，

5.如權(quán)利要求4所述的基于sat的動(dòng)態(tài)加密通信安全評(píng)估方法，其特征在于，

6.如權(quán)利要求5所述的基于sat的動(dòng)態(tài)加密通信安全評(píng)估方法，其特征在于，

7.如權(quán)利要求6所述的基于sat的動(dòng)態(tài)加密通信安全評(píng)估方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及信息安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于SAT的動(dòng)態(tài)加密通信安全評(píng)估方法，利用CVC格式對(duì)分組密碼算法各個(gè)運(yùn)算進(jìn)行刻畫，結(jié)合不可能差分二維建模的算法，提高了不可能差分區(qū)分器的長(zhǎng)度和區(qū)分器的求解效率，同時(shí)得到了不可能差分軌跡中更加詳細(xì)的狀態(tài)差分的變化情況。具體通過SAT自動(dòng)化搜索技術(shù)，將SP?Network結(jié)構(gòu)的分組密碼中各個(gè)運(yùn)算部件轉(zhuǎn)化為SAT問題，使用STP求解器去求解得到可行解，再根據(jù)安全評(píng)估模塊的反饋結(jié)果，動(dòng)態(tài)調(diào)整加密策略。經(jīng)驗(yàn)證，本發(fā)明的方法對(duì)于分組密碼中的SPN結(jié)構(gòu)具有通用性，而且利用STP求解器所得到的區(qū)分器輪數(shù)更長(zhǎng)、區(qū)分器求解效率更高。

技術(shù)研發(fā)人員：張華成,吳依煜,劉建明,黃光輪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：桂林電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22