摘要：代数次数作为布尔函数重要的密码学指标,在密码算法的设计与分析中有着重要的应用.主要研究布尔函数代数次数的求解及其在分组密码SIMON-like算法中的应用.首先,在利用真值表求解代数正规型算法的基础上建立了基于CUDA的并行求解架构,协同利用CPU和GPU的计算资源,极大地缩短了求解代数次数的时间,在较短的时间内求解了SIMON32算法和SIMECK32算法任意轮数的代数正规型和代数次数;其次,在Cube攻击理论的基础上,根据代数次数和超多项式取值之间的关系,设计了估计代数次数的概率算法,估计了一般SIMON-like算法布尔函数的代数次数;最后,从布尔函数代数次数的角度出发,给出了SIMON-like算法在选择不同循环移位参数表现的差异性,进而给出循环移位参数的选取依据.实验结果表明,SIMON算法在原始参数下,达到最大代数次数所需的轮数最短,原始参数具有更高的安全性.

摘要：具有良好的非线性度和最优代数次数的弹性布尔函数在流密码和分组密码设计和分析中起着至关重要的作用.本文通过修改Maiorana-McFarland(M-M)类Bent函数,利用不同的低阶弹性函数,给出构造高非线性度弹性布尔函数的一种新方法,所构造的函数具有严格几乎最优的非线性度和最优的代数次数.

摘要：本文运用密码函数输入变元的复合可逆变换 ,对文 [1,2 ]的多输出bent函数进行优化设计 ,结果获得了更为丰富的新的多输出bent函数簇 :(1)有很大一部分不属于Maiorana- McFarland型bent函数 ;(2 )同样可以获得最大的代数次数和最大的输出维数 ;(3)具有良好的构造计数等 .此外 ,本文也说明了密码函数输入变元的复合可逆变换 ,为构造具有良好密码学性质的函数 ,提供了一种简洁、且易于实现的方法 .

摘要：在流密码和分组密码的设计中,所用布尔函数应该具有好的密码学性质来抵抗已知的各种有效攻击.布尔函数的低次零化子空间维数与其补函数低次零化子空间维数之和是评价该函数抵抗代数攻击能力的一个重要参数.根据Maiorana-McFarlands(M-M)Bent函数和布尔置换之间的一一对应关系,给出了一组布尔函数组并证明了它们是线性无关的.借助所给的线性无关布尔函数组和布尔置换中向量函数非零线性组合均是平衡函数的特性,给出了一类特殊M-M Bent函数低次零化子空间的维数与其补函数低次零化子空间的维数之和的一个上限.就这类特殊M-M Bent函数而言,该上限低于已知的限.进一步给出了适合所有M-M Bent函数的新上限.

摘要：作为一种完全映射,正形置换是对称密码体制中一类重要的基础置换.正形置换已经被证明拥有完全平衡性.自1995年以来,国内外学者对于正形置换的研究主要集中在构造与计数方面,但是对于正形置换的密码学性质,比如差分均匀度和非线性度等则相对关注得较少,而具有良好密码学性质的正形置换可以直接用来设计对称密码算法中的密码学部件.修正了一个关于复合函数密码学性质的结论中关于非线性度所存在的问题;接着分析了一般BDLL正形置换发生器的抗差分分析和抗线性分析的密码学性质;然后基于复合函数提出了一种改进的正形置换发生器,并结合修正后的复合函数结论证明了该正形置换发生器相比于一般BDLL正形置换发生器,能够生成数量更多、拥有更高非线性度和代数次数的非线性正形置换.

摘要：完全置换多项式的定义是Mann在1942年构造正交拉丁方时提出的.Niederreiter和Robinson在1982年对有限域上完全置换多项式进行了详细研究.Mittenthal于1995年首次将具有良好性能的完全置换多项式用于设计非线性动力替代装置.此后,完全置换多项式的理论研究逐渐成为密码学的一个热点研究问题.近年来,完全置换多项式在密码学、通信理论以及组合设计中具有广泛的应用.本文对有限域上完全置换多项式的相关理论进行了总结,包括完全置换多项式的存在性、完全置换多项式的构造、代数次数、圈结构以及广义完全置换多项式.

摘要：布尔函数在编码、组合设计和序列设计等中扮演重要的角色。利用Maiorana-McFarland构造法构造出一类Plateaued函数,在此基础上,结合m-序列的状态转移矩阵,构造出n元(n+1)/2维的n-1阶Plateaued函数。所构造的多维Plateaued函数可以满足多个密码指标,即高非线性度、没有非零线性结构、平衡、代数次数达到最高等。

摘要：布尔函数可以作为流密码和分组密码中的非线性部件,对密码系统的安全性有着重要的影响.旋转对称布尔函数是一类在输入进行循环移位下输出值保持不变的布尔函数.此类函数包含了很多具有良好密码学性质的布尔函数.如何构造具有最优代数免疫度的奇变元旋转对称布尔函数是布尔函数研究中的一个被广泛关注的问题.针对此问题沈黎鹏和陈克非给出了一种构造方案,所构造的函数非线性度在变元个数n> 23时是同类构造中最高的,但是在n≤23时是不确定的.本文给出一种新的构造方案,所构造的函数具有较高的非线性度,在变元个数n≤23时非线性度是同类构造中最高的,并且在某些情况下其代数次数能达到最高值n-1.此外,在变元个数为11, 13, 15时,利用Simon Fischer的程序验证了新构造的布尔函数具有几乎最优的抵抗快速代数攻击的能力.本文的构造可以为对称密码算法(尤其是利用小变元布尔函数作为非线性部件的轻量级密码算法)的设计提供更多可选择的密码函数.

摘要：密码函数包含布尔函数与向量布尔函数两大类,其密码学性质关系到整个密码系统的安全性.旋转对称布尔函数是一类输出值在输入的循环移位下保持不变的布尔函数,具有结构简单、资源利用率高、运算速度快等优点,在分组密码S盒和Hash函数的设计中有着广泛应用.本文基于正整数拆分理论,构造了一类奇变元的旋转对称布尔函数.新构造的n元布尔函数不但代数免疫度达到了最优,而且在n≥25时的非线性度是目前同类构造中最高的.此外,还证明了此类函数具有最优的代数次数,如果n≠2^m+1,m≥3.研究结果表明,构造的布尔函数具有优良的密码学性质,这对构造理论的创新和实际布尔函数的选择有着重要的意义.

摘要：著名的分组密码算法DES所采用的Feistel结构一直活跃在对称密码领域,它的安全性分析也是密码学的热点之一.AES的问世,并没有减弱Feistel结构的吸引力,反而给了很多分组密码与杂凑函数的设计者启发,许多新出现的对称密码算法整体采用Feistel结构,而轮函数采用SP结构,一般称它们为Feistel-SP类算法.本文对这类结构的代数次数增加情况进行研究,利用Feistel结构的迭代特点与SP结构的积分性质,改进了Feistel-SP类算法代数次数上界的估计方法.利用这一方法可以构造此类算法更多轮数的高阶差分区分器与已知密钥高阶差分区分器.此外,我们利用这一技术得到了四种常用参数下Feistel-SP结构的高阶差分区分器,其中两个为现在此类结构轮数最长的已知密钥区分器.最后,我们将这一技术用于分析LBlock分组密码,得到它15轮的非随机性结果.