摘要：S盒(S-boxes)作为分组密码算法中唯一的非线性组件,其性质的好坏对密码算法的安全性至关重 要。 为衡量S盒抵抗差分密码攻击性质的好坏,Nyberg在欧洲密码年会上提出了差分均匀度的 概念。 差分均匀度越小,IS盒的差分密码性质越好。 因此,找寻具有较低差分均匀度的函数来 构造S盒成为了如今密码学研究领域的一个热点。 具有低差分的幕函数因为其特殊的代数结构和 对硬件消耗低等特点,所以往往作为设计S盒的备选函数。 本文,我们研究了F3n 上的一类幕函数,其中n是偶数。 然后通过对奇特征有限域上二次方程的解的个数进行分析,我们确定了三元幕函数F 差分均匀度的上界。 结果表明F 是一个差分均匀度不超过9的函数。

摘要：混沌系统具有非线性、伪随机性、初始值敏感等特性,为基于动力系统构造性能良好的S盒提供了基础,进一步保证了分组加密算法安全性.目前,基于混沌构造S盒的方法大多数针对单个性能指标进行优化,难以获得全面的性能提升.针对此问题,结合混沌映射与多目标遗传算法,提出了一种新的S盒设计方法.首先,利用混沌映射的特性产生初始S盒种群;然后,以S盒的非线性度和差分均匀性为优化目标,基于遗传算法框架对上述两指标进行优化.针对S盒的特点,在优化算法中引入了交换操作,设计了新的变异操作以及非支配序集计算,有效提升了S盒的非线性度和差分均匀性.实验结果表明该算法产生的S盒其差分均匀度为6,非线性度值至少为110,有效提升了S盒的综合性能.

摘要：S盒是分组密码算法的重要部件,为密码算法提供非线性变换,S盒的安全强度在一定程度上决定着密码算法的安全强度。为构造具有优良密码学性质的16比特S盒,设计一种以Lai-Massey结构和非线性反馈移位寄存器(NFSR)组件相结合的L-M-NFSR新结构。该结构以与高级加密标准(AES)算法S盒仿射等价的8比特S盒作为新结构的轮函数,减少设计的复杂性并提高结构的可变性;左右分支各增加一个迭代少量拍数即可符合严格雪崩特性的NFSR组件用于提高结构的扩散性;通过3轮迭代和遍历生成16比特S盒。进一步地,基于该结构,以AES算法S盒仿射等价新生成的8比特S盒替换轮函数中的8比特S盒,可方便地生成大量新的16比特密码S盒。为提高对所构造16比特S盒性质的评估效率,采用图形处理器(GPU)进行并行计算,测试结果表明,所生成的16比特S盒具有较优的密码学性质,均满足双射性,代数次数为15,非线性度最优为31992,差分均匀度最低为18,信噪比最低为146.712,具有较好地抵御数学攻击和差分功耗分析的安全性。

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：采用传统方法设计的S盒性能较差,而常用智能设计方法又存在设计时间过长、容易陷入局部最优的缺点。为此,提出一种基于改变粒子群优化算法的S盒优化设计方法。通过改变惯性权重来提高搜索速度和精度,从而增大算法效率。实验结果表明,该方法可以快速地搜索到能有效抵抗差分密码分析和线性密码分析的S盒,改善其密码性能。

摘要：随着物联网的发展,轻量级分组密码算法的设计显得尤为重要。S盒是对称密码算法的关键部件。许多加密算法的硬件实现过程易受侧信道攻击,门限实现是一种基于秘密共享和多方计算的侧信道攻击对策。通过简单地对三次布尔函数中的变量进行循环移位,构建密码性质最优的4×4安全轻量S盒,并且为所构造的S盒设计了门限实现方案来抵御侧信道攻击,该方案是可证安全的。该方法构造的S盒的四个分量函数的实现电路相同,极大地降低了硬件实现的复杂度。给定S盒的一个分量,其余的三个分量可通过该分量的循环移位获得,这样大大降低了硬件实现成本,易于快速软件实现。

摘要：完全置换是在密码算法的设计中广泛适用的特殊置换.在密码应用中,常常要求置换具有低的差分均匀度和高的非线性度,以抵抗差分和线性攻击.在轻量密码算法的应用中,一个置换应当具有低的硬件实现代价.本文在偶数域GF(2^(2m))(m为奇数)上给出了一个差分均匀度为4,具有最高非线性度且具有轻量实现代价的完全置换.该置换从域的一个2次子域GF(2~m)的一个置换函数构造而来,这意味该置换具有低的硬件实现代价.

摘要：本文介绍了S 盒的设计准则和构造方法,并利用程序实现了非线性度、扩散准则、雪崩效应、差分均匀性这几个设计准则.利用上述程序对现代主流的几个分组密码进行了分析和测试,主要就非线性度、差分均匀度、雪崩效应、扩散特性以及可逆性对其中的S 盒进行了分析和讨论.此外,在上述基础上,本文采用有限域上的幂函数和逆函数线性组合的方式构造S 盒.对得到的S 盒的密码性质进行了分析和讨论,并与现代主流密码的S 盒进行比较.

摘要：x是keccak算法中唯一的非线性部件,本文研究了x变换的主要密码学性质,指出了x的非线性度为8,差分均匀度为8,代数次数为2,满足平衡性,可逆。计算出了x的逆变换的表达式,并分析了其密码学性质。基于x变换的设计思想,我们试图找到新的方法来构造分组密码中的S盒。