ToFA：利用截断不可能差分对GIFT及类GIFT密码进行故障分析

摘要

在本研究中，我们提出了ToFA，这是首个尝试利用经典不可能差分密码分析思想的故障攻击（FA）策略，旨在对GIFT和BAKSHEESH等面向位密码实施实际可验证的攻击。该思想的出发点是：在密码某些中间轮次注入故障所诱导的截断差分路径，会导致后续轮次中活跃SBox的输入呈现特定截断差分。这形成了一个（多轮）不可能差分区分器，可通过部分解密逐步用于密钥猜测消除。密钥空间缩减进一步利用多轮不可能性，借助GIFT和BAKSHEESH线性层的商-余（QR）群关系，增强了区分器的过滤能力。此外，本研究的主要观察结果与实际SBox无关。

基于时钟毛刺的故障攻击在8位ATXmega128D4-AU微控制器上使用ChipWhisperer Lite板对GIFT-64/GIFT-128的8位实现进行了实施。对于GIFT-128，通过3个随机字节故障实现了唯一密钥恢复；而对于GIFT-64，由于其密钥调度，单级故障将密钥空间缩减至2^32，这是GIFT-64可达到的最高缩减水平。据我们所知，这项研究还报告了GIFT和BAKSHEESH任何变体的最高故障注入渗透率。最后，本研究通过展示对GIFT最高效的故障攻击，重申了经典密码分析策略在故障漏洞评估中的作用。

作者

• Anup Kumar Kundu
  印度统计研究所，加尔各答 700108，印度

• Shibam Ghosh
  海法大学计算机科学系，以色列海法；法国巴黎Inria

• Aikata Aikata
  格拉茨技术大学信息安全研究所，奥地利

• Dhiman Saha
  de.ci.phe.red实验室，印度理工学院比莱分校计算机科学与工程系，恰蒂斯加尔邦 - 491002，印度

出版信息

• DOI: https://doi.org/10.46586/tches.v2025.i3.614-643
• 出版日期: 2025年6月5日
• 卷期: 2025年第3卷
• 章节: 文章
• 许可: 知识共享署名4.0国际许可协议

引用格式

Kundu, A. K., Ghosh, S., Aikata, A., & Saha, D. (2025). ToFA: Towards Fault Analysis of GIFT and GIFT-like Ciphers Leveraging Truncated Impossible Differentials. IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems, 2025(3), 614-643. https://doi.org/10.46586/tches.v2025.i3.614-643