Yo-yo分组密码的量子密钥恢复攻击研究
丁浪1
罗庆斌1
廖颢羽2
李好1
陈卓妍2
1.湖北民族大学 智能科学与工程学院,湖北 恩施 4450002.湖北民族大学 数学与统计学院,湖北 恩施 445000
摘要：针对如何利用量子计算的优势对分组密码进行实际密钥恢复攻击的问题,在改进Yo-yo分组密码算法量子电路的基础上,基于格罗弗(Grover)算法优化了其量子密钥恢复攻击时所需量子资源.首先,基于替代(substitution,S)盒查找表,利用Dorcis工具成功实现S盒的量子电路;其次,利用输入变量的直接置换,去除S盒量子电路中的交换门;然后,将该方法应用于加密算法和密钥扩展算法,取消其中的置换操作;随后,回推第 2 轮迭代的密文,并利用第1 轮迭代得到的值构建Grover算法的目标函数,从而避免了第 2 轮的迭代操作;最后,采用Grover算法对Yo-yo分组密码执行量子密钥恢复攻击,并成功找到正确密钥.量子电路的正确性在Qiskit Aer量子模拟器中得到了验证,结果表明,优化后的Grover算法攻击Yo-yo的量子电路在受控非(controlled-not,CNOT)门、非(not,NOT)门、托福利(Toffoli)门和交换(swap,SWAP)门的消耗上,相比 Vu 方法(Vu method,VM)分别平均减少了 22%、13%、33%和68%.该算法有效降低了量子实现成本,从而减少了量子密钥恢复攻击所需的资源消耗.
关键词：量子计算量子资源Grover算法S盒量子电路Dorcis工具
分类号：TP309(计算技术、计算机技术)
资助基金：国家自然科学基金(62262020)国家自然科学基金(12164037)湖北省自然科学基金联合基金项目(2024AFD066)湖北民族大学研究生教育创新项目(MYK2025060)湖北民族大学研究生教育创新项目(MYK2025076)
论文发表日期：2025-09-20
在线出版日期：2025-09-24（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：5( 341-345 )
英文信息