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密码学是解决信息安全问题的主干学科，能够有效地保护网络中的信息资源免受各种类型的威胁、干扰和破坏。作为密码学的重要组成部分，密码算法是许多安全系统的核心要素，也是保障信息机密性、完整性和认证性的主要技术。密码算法的分析和设计相互对立又相互统一。分析为设计提供源源不断的新思想，而深思熟虑的设计又给分析提出了严峻的挑战。 中间相遇攻击是密码分析中的一种经典分析方法，尤其适用于受限环境下轻量级密码算法的安全性评估。本文对中间相遇攻击的研究围绕两方面展开，即对分析方法本身的研究和分析方法在密码算法安全性评估中的应用。如何从基础原理出发，利用已有的分析手段和技巧，提出高效的新方法和新策略，解决中间相遇攻击在密码算法安全性评估中遇到的问题，并为密码算法设计提供指导性建议是本文的核心思想。 本文取得的主要研究成果和创新点如下: 1.针对基于密钥划分的中间相遇攻击，本文提出非平衡双系分析以及归类计算。归类计算是一种新的计算量统计方法，适用于传统平衡双系分析和非平衡双系分析，可以更加精确地统计攻击过程中涉及的非线性部件计算次数，从而有效地减少复杂度。全轮SKINNY算法的双系分析结果印证了非平衡双系分析和归类计算的有效性。结合初始结构和三子集中间相遇攻击，本文利用双系分析和基于初始结构的三子集中间相遇攻击的相似性，评估了Khudra算法在初始结构类分析方法下的安全性。 2.针对基于区分器的中间相遇攻击，本文提出主密钥搭桥技术。主密钥搭桥技术是一种密钥冗余排除方法。基于密钥编排方案及其逆算法，主密钥搭桥技术通过有效选择与主密钥等价的轮密钥作为新的主密钥，将猜测轮密钥比特集合对应到当前的主密钥比特集合。主密钥搭桥技术的目标是用主密钥比特集合代替轮密钥比特集合。当得到的主密钥比特集合小于原本要猜测的轮密钥比特集合，并且小于全子密钥空间时，攻击的复杂度将得以降低。结合主密钥搭桥方法以及δ-集中间相遇攻击的自动化方法，本文评估了LBlock算法和LBlock*算法在中间相遇攻击下的安全性。相比之前的最佳结果，本文结果刷新了中间相遇攻击对LBlock的分析轮数。 3.本文提出了直接划分密钥编排方案。针对此类密钥编排方案，设计了结合自相似性质和中间相遇攻击的通用评估框架。以直接划分密钥编排方案中最典型的代表GOST类密钥编排方案为例，通用评估框架可以为GOST和GOST2算法提供更安全的密钥编排方案。对采用直接划分密钥编排方案的轻量级分组密码算法，设计者可以利用通用评估框架筛选可能的密钥编排方案空间，获取能够为算法提供足够安全性的直接划分密钥编排方案。