專利名稱：一種分組密碼算法分析方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及密碼分析領(lǐng)域，特別是涉及一種分組密碼算法分析方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
分組密碼是現(xiàn)代密碼學(xué)的一個(gè)重要組成部分。它具有速度快、易于標(biāo)準(zhǔn)化和便于軟硬件實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，通常是信息與網(wǎng)絡(luò)安全中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密、數(shù)字簽名、認(rèn)證及密鑰管理的核心體制，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)通信和信息系統(tǒng)安全領(lǐng)域。因此，對(duì)分組密碼的安全性分析具有重要意義。
分組密碼算法實(shí)際上就是密鑰控制下，通過(guò)某個(gè)置換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)明文分組的加密變換，分組密碼的分析技術(shù)與這些分組密碼算法的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
通過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)研究，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)目前很多分組密碼算法分析方法都是針對(duì)一個(gè)具體的分組密碼算法來(lái)進(jìn)行的，而隨著分組密碼研究的不斷深入，涌現(xiàn)出了大量新的算法， 算法的結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，因此目前的分組密碼算法分析方法無(wú)法對(duì)多種分組密碼的進(jìn)行統(tǒng)一的安全性分析。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種分組密碼算法分析方法及系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目前大部分分組密碼算法的安全性進(jìn)行統(tǒng)一分析，技術(shù)方案如下 一種分組密碼算法分析方法，包括 定義面向用戶的、能夠描述分組密碼算法的高級(jí)描述語(yǔ)言； 用戶根據(jù)所述高級(jí)描述語(yǔ)言，將分組密碼算法描述成多個(gè)分組密碼算法基本組件的組合； 將所述分組密碼算法基本組件解析成可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的C語(yǔ)言代碼； 將所述C語(yǔ)言代碼編譯、鏈接，生成可執(zhí)行的分組密碼算法待測(cè)組件； 根據(jù)用戶的操作請(qǐng)求配置測(cè)試計(jì)劃，根據(jù)所述測(cè)試計(jì)劃選擇所需的分組密碼算法待測(cè)組件； 根據(jù)所述測(cè)試計(jì)劃，對(duì)所述選擇的分組密碼算法待測(cè)組件進(jìn)行測(cè)試分析，得到分析結(jié)果。
優(yōu)選地，所述定義具體實(shí)現(xiàn)為 定義高級(jí)描述語(yǔ)言的基本語(yǔ)法，包括特殊符號(hào)、標(biāo)識(shí)符、標(biāo)記、常量、變量聲明、關(guān)系表達(dá)式、基本語(yǔ)句以及低級(jí)函數(shù)； 根據(jù)所述高級(jí)描述語(yǔ)言語(yǔ)法，定義分組密碼算法基本組件的描述語(yǔ)法。
優(yōu)選地，所述分組密碼算法基本組件包括置換組件、S盒組件、矩陣乘組件、一般函數(shù)組件、密鑰參與的函數(shù)組件、以函數(shù)形式出現(xiàn)的S盒、輪函數(shù)組件、密鑰擴(kuò)展組件、 Feistel結(jié)構(gòu)組件和完整加密組件。
優(yōu)選地，所述解析具體實(shí)現(xiàn)為 對(duì)所述分組密碼算法基本組件進(jìn)行詞法分析； 對(duì)所述詞法分析后的分組密碼算法基本組件進(jìn)行語(yǔ)法分析； 對(duì)所述語(yǔ)法分析后的分組密碼算法基本組件進(jìn)行語(yǔ)義分析； 將所述語(yǔ)義分析后的分組密碼算法轉(zhuǎn)換成可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的C語(yǔ)言代碼。
優(yōu)選地，所述測(cè)試計(jì)劃包括關(guān)鍵組件測(cè)試、縮減輪函數(shù)測(cè)試和完整算法測(cè)試。
優(yōu)選地，所述測(cè)試分析具體實(shí)現(xiàn)為 對(duì)所述所需分組密碼算法待測(cè)組件進(jìn)行輸入輸出測(cè)試； 調(diào)用預(yù)先針對(duì)不同分組密碼算法待測(cè)組件編寫(xiě)的分析程序； 利用所述分析程序?qū)λ鲚斎胼敵鰷y(cè)試的輸入數(shù)據(jù)及相對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括輸出分析結(jié)果。
優(yōu)選地，所述輸出分析結(jié)果具體實(shí)現(xiàn)為將分析結(jié)果輸出到可視裝置和/或存儲(chǔ)到預(yù)設(shè)位置或用戶指定位置。
一種分組密碼安全性分析系統(tǒng)，包括 定義單元，用于定義面向用戶的、能夠描述分組密碼算法的高級(jí)描述語(yǔ)言； 描述單元，用戶根據(jù)所述高級(jí)描述語(yǔ)言，將分組密碼算法描述成多個(gè)分組密碼算法基本組件的組合； 解析單元，用于將所述分組密碼算法基本組件解析成可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的C語(yǔ)言代碼； 編譯和鏈接單元，用于將所述C語(yǔ)言代碼編譯、鏈接，生成可執(zhí)行的分組密碼算法待測(cè)組件； 配置單元，用于根據(jù)用戶的操作請(qǐng)求配置測(cè)試計(jì)劃，根據(jù)所述測(cè)試計(jì)劃選擇所需的分組密碼算法待測(cè)組件； 測(cè)試分析單元，用于對(duì)所選擇的分組密碼算法待測(cè)組件進(jìn)行測(cè)試分析，得到分析結(jié)果。
優(yōu)選地，所述定義單元包括 基本語(yǔ)法定義單元，用于定義高級(jí)描述語(yǔ)言的語(yǔ)法，包括特殊符號(hào)、標(biāo)識(shí)符、標(biāo)記、常量、變量聲明、關(guān)系表達(dá)式、基本語(yǔ)句以及低級(jí)函數(shù)； 描述語(yǔ)法定義單元，用于根據(jù)所述高級(jí)描述語(yǔ)言基本語(yǔ)法，定義分組密碼算法基本組件的描述語(yǔ)法。
優(yōu)選地，所述解析單元包括 詞法分析單元，用于對(duì)所述分組密碼算法基本組件進(jìn)行詞法分析； 語(yǔ)法分析單元，用于對(duì)所述詞法分析后的分組密碼算法基本組件進(jìn)行語(yǔ)法分析； 語(yǔ)義分析單元，用于對(duì)所述語(yǔ)法分析后的分組密碼算法基本組件進(jìn)行語(yǔ)義分析； 代碼生成單元，用于將所述語(yǔ)義分析后的分組密碼算法基本組件轉(zhuǎn)換成可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的C語(yǔ)言代碼。
優(yōu)選地，所述測(cè)試和分析單元包括 測(cè)試單元，用于對(duì)所述所需分組密碼算法待測(cè)組件進(jìn)行輸入輸出測(cè)試； 調(diào)用單元，用于調(diào)用預(yù)先針對(duì)不同分組密碼安全性分析組件編寫(xiě)的分析程序；
5 分析單元，用于利用所述分析程序?qū)λ鲚斎胼敵鰷y(cè)試的輸入數(shù)據(jù)及相對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
優(yōu)選地，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括輸出單元，用于輸出分析結(jié)果。
本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案首先定義的高級(jí)描述語(yǔ)言，并利用其將分組密碼算法描述成多個(gè)分組密碼算法基本組件的組合，所定義的高級(jí)描述語(yǔ)言包含有分組密碼算法基本組件的描述語(yǔ)法，這些基本組件包含了目前大多數(shù)分組密碼算法中所使用的組件， 并且該高級(jí)描述語(yǔ)言是面向用戶的高級(jí)語(yǔ)言，便于用戶理解和使用，所以用戶使用上述高級(jí)描述語(yǔ)言，可以方便、快捷地將目前大多數(shù)分組密碼算法中每一個(gè)分組密碼算法都描述成一些分組密碼算法基本組件的組合。
描述完成后，對(duì)分組密碼算法基本組件進(jìn)行解析，將不能被計(jì)算機(jī)識(shí)別的高級(jí)描述語(yǔ)言解析成可以被計(jì)算機(jī)識(shí)別的C語(yǔ)言代碼，再將C語(yǔ)言代碼編譯、鏈接成具有可執(zhí)行接口的分組密碼待測(cè)組件，設(shè)計(jì)各待測(cè)組件的測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試步驟，形成各待測(cè)組件的測(cè)試用例，最后根據(jù)配置計(jì)劃對(duì)分組密碼安全性組件進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試用例及測(cè)試分析，得到分析結(jié)果，完成整個(gè)分析過(guò)程。
因此，該分組密碼算法分析方法及系統(tǒng)，將對(duì)分組密碼的安全性分析轉(zhuǎn)換成只需對(duì)可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的、可執(zhí)行的分組密碼待測(cè)組件進(jìn)行安全性分析即可，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目前大多數(shù)分組密碼算法的安全性進(jìn)行統(tǒng)一分析。
此外，該分組密碼算法分析方法，其解析過(guò)程、編譯過(guò)程、鏈接過(guò)程和測(cè)試分析過(guò)程都可以在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)執(zhí)行，可以實(shí)現(xiàn)分組密碼算法安全性分析過(guò)程自動(dòng)化。


為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種分組密碼算法分析方法的流程示意圖； 圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例定義高級(jí)描述語(yǔ)言的流程示意圖； 圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例分組密碼基本組件解析的流程示意圖； 圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例分組密碼待測(cè)組件測(cè)試分析的流程示意圖； 圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的另一種分組密碼算法分析方法的流程示意圖； 圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種分組密碼算法分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例定義單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本申請(qǐng)實(shí)施例解析單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為本申請(qǐng)實(shí)施例測(cè)試分析單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
實(shí)施例一 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種分組密碼算法分析方法的流程示意圖，如圖所示，該方法包括 步驟100 定義面向用戶的、能夠描述分組密碼算法的高級(jí)描述語(yǔ)言。
該高級(jí)描述語(yǔ)言只是面向用戶的，不能被計(jì)算機(jī)直接識(shí)別，但其描述內(nèi)容可以被解析成能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別的語(yǔ)言。如圖2所示，其定義過(guò)程具體包括 步驟101 定義高級(jí)描述語(yǔ)言的基本語(yǔ)法。
分組密碼描述語(yǔ)言與其它現(xiàn)有的高級(jí)語(yǔ)言(如C語(yǔ)言)類似，首先要定義描述語(yǔ)言所使用的特殊符號(hào)、標(biāo)識(shí)符、全局標(biāo)記、常量、變量聲明、關(guān)系表達(dá)式、基本語(yǔ)句以及低級(jí)函數(shù)等。
本申請(qǐng)實(shí)施例中，分組密碼算法描述語(yǔ)言的基本語(yǔ)法有 1、特殊符號(hào) “*”:放在一些語(yǔ)法定義的后面，代表該語(yǔ)法定義可以出現(xiàn)0次或多次，且由空格與其前面的語(yǔ)法定義分隔開(kāi)； “ + ”:放在一些語(yǔ)法定義的后面，代表該語(yǔ)法定義可以出現(xiàn)1次或多次，且由空格與其前面的語(yǔ)法定義分隔開(kāi)； “++”:放在一些語(yǔ)法定義的后面，代表該語(yǔ)法定義可出現(xiàn)1次或多次，且由逗號(hào)與其前面的語(yǔ)法定義分隔開(kāi)； “#，，表示以次開(kāi)頭的行為注釋行。
2、標(biāo)識(shí)符 通常有兩種標(biāo)識(shí)符一、一般的標(biāo)識(shí)符，可以由用戶定義，規(guī)定其命名規(guī)則是以字母開(kāi)頭，有字母、數(shù)字和下劃線“_”，其中字母有大小寫(xiě)區(qū)分；二、保留標(biāo)識(shí)符，這種保留標(biāo)識(shí)符需要預(yù)先定義。
保留標(biāo)識(shí)符如下表所示；
權(quán)利要求
1.一種分組密碼算法分析方法，其特征在于，包括定義面向用戶的、能夠描述分組密碼算法的高級(jí)描述語(yǔ)言；用戶根據(jù)所述高級(jí)描述語(yǔ)言，將分組密碼算法描述成多個(gè)分組密碼算法基本組件的組合；將所述分組密碼算法基本組件解析成可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的C語(yǔ)言代碼； 將所述C語(yǔ)言代碼編譯、鏈接，生成可執(zhí)行的分組密碼算法待測(cè)組件； 根據(jù)用戶的操作請(qǐng)求配置測(cè)試計(jì)劃，根據(jù)所述測(cè)試計(jì)劃選擇所需的分組密碼算法待測(cè)組件；根據(jù)所述測(cè)試計(jì)劃，對(duì)所述選擇的分組密碼算法待測(cè)組件進(jìn)行測(cè)試分析，得到分析結(jié): O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述定義具體實(shí)現(xiàn)為定義高級(jí)描述語(yǔ)言的基本語(yǔ)法，包括特殊符號(hào)、標(biāo)識(shí)符、標(biāo)記、常量、變量聲明、關(guān)系表達(dá)式、基本語(yǔ)句以及低級(jí)函數(shù)；根據(jù)所述高級(jí)描述語(yǔ)言語(yǔ)法，定義分組密碼算法基本組件的描述語(yǔ)法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分組密碼算法基本組件包括置換組件、S盒組件、矩陣乘組件、一般函數(shù)組件、密鑰參與的函數(shù)組件、以函數(shù)形式出現(xiàn)的S盒、輪函數(shù)組件、密鑰擴(kuò)展組件、FeiStel結(jié)構(gòu)組件和完整加密組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述解析具體實(shí)現(xiàn)為 對(duì)所述分組密碼算法基本組件進(jìn)行詞法分析；對(duì)所述詞法分析后的分組密碼算法基本組件進(jìn)行語(yǔ)法分析； 對(duì)所述語(yǔ)法分析后的分組密碼算法基本組件進(jìn)行語(yǔ)義分析； 將所述語(yǔ)義分析后的分組密碼算法轉(zhuǎn)換成可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的C語(yǔ)言代碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)試計(jì)劃包括關(guān)鍵組件測(cè)試、縮減輪函數(shù)測(cè)試和完整算法測(cè)試。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)試分析具體實(shí)現(xiàn)為 對(duì)所述所需分組密碼算法待測(cè)組件進(jìn)行輸入輸出測(cè)試；調(diào)用預(yù)先針對(duì)不同分組密碼算法待測(cè)組件編寫(xiě)的分析程序；利用所述分析程序?qū)λ鲚斎胼敵鰷y(cè)試的輸入數(shù)據(jù)及相對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括輸出分析結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述輸出分析結(jié)果具體實(shí)現(xiàn)為將分析結(jié)果輸出到可視裝置和/或存儲(chǔ)到預(yù)設(shè)位置或用戶指定位置。
9.一種分組密碼安全性分析系統(tǒng)，其特征在于，包括定義單元，用于定義面向用戶的、能夠描述分組密碼算法的高級(jí)描述語(yǔ)言； 描述單元，用戶根據(jù)所述高級(jí)描述語(yǔ)言，將分組密碼算法描述成多個(gè)分組密碼算法基本組件的組合；解析單元，用于將所述分組密碼算法基本組件解析成可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的C語(yǔ)言代碼； 編譯和鏈接單元，用于將所述C語(yǔ)言代碼編譯、鏈接，生成可執(zhí)行的分組密碼算法待測(cè)組件；配置單元，用于根據(jù)用戶的操作請(qǐng)求配置測(cè)試計(jì)劃，根據(jù)所述測(cè)試計(jì)劃選擇所需的分組密碼算法待測(cè)組件；測(cè)試分析單元，用于對(duì)所選擇的分組密碼算法待測(cè)組件進(jìn)行測(cè)試分析，得到分析結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述定義單元包括基本語(yǔ)法定義單元，用于定義高級(jí)描述語(yǔ)言的語(yǔ)法，包括特殊符號(hào)、標(biāo)識(shí)符、標(biāo)記、常量、變量聲明、關(guān)系表達(dá)式、基本語(yǔ)句以及低級(jí)函數(shù)；描述語(yǔ)法定義單元，用于根據(jù)所述高級(jí)描述語(yǔ)言基本語(yǔ)法，定義分組密碼算法基本組件的描述語(yǔ)法。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述解析單元包括 詞法分析單元，用于對(duì)所述分組密碼算法基本組件進(jìn)行詞法分析；語(yǔ)法分析單元，用于對(duì)所述詞法分析后的分組密碼算法基本組件進(jìn)行語(yǔ)法分析； 語(yǔ)義分析單元，用于對(duì)所述語(yǔ)法分析后的分組密碼算法基本組件進(jìn)行語(yǔ)義分析； 代碼生成單元，用于將所述語(yǔ)義分析后的分組密碼算法基本組件轉(zhuǎn)換成可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的C語(yǔ)言代碼。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試和分析單元包括 測(cè)試單元，用于對(duì)所述所需分組密碼算法待測(cè)組件進(jìn)行輸入輸出測(cè)試；調(diào)用單元，用于調(diào)用預(yù)先針對(duì)不同分組密碼安全性分析組件編寫(xiě)的分析程序； 分析單元，用于利用所述分析程序?qū)λ鲚斎胼敵鰷y(cè)試的輸入數(shù)據(jù)及相對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括輸出單元，用于輸出分析結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種分組密碼算法分析方法及系統(tǒng)。該方法包括首先定義高級(jí)描述語(yǔ)言，其次用戶根據(jù)高級(jí)描述語(yǔ)言，將分組密碼算法描述成多個(gè)分組密碼算法基本組件的組合，然后將分組密碼算法基本組件解析成可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的C語(yǔ)言代碼，再將C語(yǔ)言代碼編譯、鏈接，生成可執(zhí)行的分組密碼算法待測(cè)組件，最后根據(jù)用戶的操作請(qǐng)求配置測(cè)試計(jì)劃，選擇所需的分組密碼算法待測(cè)組件，并根據(jù)測(cè)試計(jì)劃，對(duì)選擇的分組密碼算法待測(cè)組件進(jìn)行測(cè)試分析，得到分析結(jié)果。該分組密碼算法分析方法及系統(tǒng)，將對(duì)分組密碼的安全性分析轉(zhuǎn)換成只需對(duì)可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的、可執(zhí)行的分組密碼待測(cè)組件進(jìn)行安全性分析即可，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目前大多數(shù)分組密碼算法的安全性進(jìn)行統(tǒng)一分析。
文檔編號(hào)H04L9/06GK102195773SQ20101011616
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者康緋, 祝躍飛, 師國(guó)棟, 吳樹(shù)華, 顧純祥 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué)