满足若干密码学性质的S-盒的构造

S-盒是许多密码算法的唯一非线性部件 ,它的密码强度决定了整个密码算法的安全强度 .但是对于大的 S-盒的构造比较困难 ,而且软硬件实现也比较难 ,目前比较流行的是 8× 8的 S-盒 .基于 m-序列 ,提出一种构造 8× 8与 8× 6的 S-盒的方法 ,通过测试法从中选出了一批非线性性质与差分均匀性都比较好的 S-盒 .同时 ,基于正形置换构造了一批 4× 4的 S-盒 .这些 S-盒对进一步设计密码算法提供了非线性资源 .

S-盒的非线性准则之间的关系

本文主要对Ｓ－盒的两种非线性准则即差分均匀性和非线性度之间的关系进行了讨论，作为附加结果论述了差分均匀性和相关免疫性之间的关系。由于每个准则表明Ｓ－盒所能抵抗某种特定的密码攻击的强弱程度，因而可从这些准则之间的关系来说明对Ｓ－盒的各种攻击之间的相互关系。

一种基于动态S-盒P-盒的快速分组密码算法--DSP

密钥相关加密结构作为一种较安全的密码结构受到密码工作者的广泛关注,然而现有该类算法的安全缺陷和十分复杂的算法初始化过程,严重地限制了算法的使用。因此,提出一种基于密钥相关Feistel结构的快速分组加密算法,算法通过结合密钥相关的动态S-盒和密钥相关动态P-盒两种基本密码组件,设计一种更加安全的Feistel轮加密结构,可以使算法在较少的轮数内达到安全。同时,该算法通过采用快速置乱算法生成S-盒、P-盒,改进了现有该类算法子密钥生成算法效率极低的缺点。为了得到更好的兼容性,算法仅选用基于字节的密码操作,使得算法广泛适用现有的大多数处理器。算法的最大特点就是使用了密钥相关的动态S-盒(DS)和动态P-盒(DP),因此该密码结构命名为DSP结构,该算法为DSP分组密码算法。分别用C和Java在不同Pentium PC上实现了该算法;实验结果表明,该算法有着较好的加密解密效率,以及相对快速的算法初始化过程。

AES的S-盒中仿射变换的性质

美国新一代数据加密标准 AES的 S-盒由有限域 GF( 2 8)中的一个“倒数变换”和环 Z2 [x]/( x8+ 1 )中的“仿射变换”复合而成 ,它们的性质在本质上反映了 AES的安全性。而“倒数变换”和“仿射变换”的分布性质是 S-盒分布性质的基础。研究了仿射变换的迭代性质 ,结果表明 。

切延迟椭圆反射腔映射系统的S-盒构造

利用切延迟椭圆反射腔映射系统良好的混沌特性,构造了一类新的S-盒,详细分析了其包括双射、非线性度、严格雪崩、输出比特独立性、差分逼近概率和线性逼近概率等密码学特性,并对Kocarev等最近提出用离散混沌判定S-盒强度进行了讨论。理论分析和测试结果表明构造方法容易实现且效率较高,构造的S-盒较用其它混沌系统构造的S-盒具有更好的密码学特性,可用于已有的密码方案的进一步改进。

S-盒随机化与随机化DES链式结构

本文研究了Ｓ－盒的随机化及随机化ＤＥＳ的链式结构．给出了Ｓ－盒的随机化算法．基于此随机化及ＤＥＳ算法。

一类完全非线性S-盒的构造

完全非线性S-盒在对称密码中有着重要的运用。给出有限域上完全非线性S-盒的一种构造方法。与在向量空间上构造的方法比,有限域上置换多项式的代数次数等性质更容易研究。该方法可以构造多类完全非线性S-盒,例如,通过选择幂函数形式的置换αx,得到Satoh等人构造的S-盒;通过选取指数形式的置换xd,所得完全非线性S-盒的分量函数的任意非零线性组合的代数次数达到最高。

基于多因子CSE算法的AESS-盒电路优化设计

针对高级加密标准(AES)S-盒优化,提出了一种新的多因子公共项消除(CSE)优化算法.多因子CSE算法通过对组合逻辑表达式中所含因子最多的公共项优先消除,以简化逻辑表达式,从而有效地减少S-盒电路结构中的GF(2^4)域乘法逆电路和映射矩阵电路的面积和时延.结果表明,多因子CSE算法具有计算速度快,优化效率高的特点.优化后的S-盒组合逻辑电路采用0.18μm CMOS工艺,设计出的S-盒面积-延时积比目前最小面积和最短延时的S-盒组合逻辑电路分别减少了10.32%和19.64%.

结合混沌系统和动态S-盒的图像加密算法

针对现有的一些图像加密算法中,存在无法抵御选择明文攻击以及加密程度低、效率低等问题,提出了一种包含混沌系统、S-盒以及安全散列算法在内的图像加密算法.加密算法包括产生密钥、图像置乱以及图像扩散三个阶段.密钥是由图像的灰度值和安全散列算法共同产生.图像的置乱是依靠图像本身进行二维映射变换来改变像素点的位置,并且置乱的次数由密钥产生.扩散阶段,首先根据混沌序列对置乱后的图像进行分组,然后由混沌系统构造不同的S-盒,最后每一个图像组各自根据不同的S-盒进行图像灰度值的替换.通过对理论以及实验结果的分析得出,该算法不仅克服了以往的一些算法不能抵御选择明文攻击的缺陷,而且能很好的抵抗差分攻击、穷举攻击.

Twofish算法中密钥相关S-盒的差分性质分析及其改进

该文从理论上证明了Twofish算法中,密钥越长,密钥相关S-盒的差分概率就越小,提出了一种新的与密钥作用的方式来产生密钥相关S-盒的方法,理论与测试结果表明新的S-盒的"异或"差分概率和"模加"差分概率比原算法的差分概率要小.

AES加密算法中的S-盒及其MATLAB实现

详细叙述了新一代的数据加密标准AES算法中的S-盒,其由有限域GF(28)上元素的乘法求逆运算及GF(2)下的仿射变换构成,经过S-盒的非线性变换,密文的差分均匀性和线性偏差都达到比较理想的状态,提高AES算法的抗击差分密码分析和线性密码分析的能力。然后从程序设计的角度,使用MATLAB语言实现S-盒的程序代码,提出了在代码实现过程中所遇到困难的解题思路,证明MATLAB语言可以实现最新的加密技术。

利用遗传算法构造S-盒

S(substitution) -盒是许多分组密码算法中的唯一非线性映射 ,它的密码强度决定了整个密码算法的安全强度。目前多采用m -序列、幂函数等方法来构造S -盒 ,但对于构造性能优良的 8× 8S -盒上述方法并不十分有效。本文采用遗传算法构造S -盒 ,引入约束条件减小了S -盒的搜索空间 ,提高了搜索S -盒的效率。实验结果表明 ,该方法可以快速搜索到大量能够较强地抵抗差分密码分析和线性密码分析的S

S-盒的保熵性研究

本文讨论S-盒保熵性,提出组合函数和S-盒的条件熵、保熵性定义,并利用条件熵给出一种判定组合函数、S-盒满足k阶相关免疫的充要条件和理想保熵的条件,给出了具有理想保熵性组合函数和S-盒的一般代数表达式及其安全缺陷.最后,利用熵与Walsh谱的内在联系,提出组合函数和S-盒满足实际保熵的安全条件,以指导实际应用中组合函数及S-盒的应用设计.

Rijndael加密算法中S-盒的分析

Rijndael加密算法是高级加密标准 (AES)的最终五个侯选算法之一。本文发现了其 S-盒的一个独特的性质 ,该性质将有助于我们对 Rijndael加密算法发起新的攻击。

基于安全虚S-盒的RFID系统密钥管理机制研究

RFID系统包含对象数量庞大,实现安全的数据传输离不开大量密钥的分发、存储与销毁。将基于对称密钥加密的,可以同时完成通信双方身份认证与密钥协商的安全虚-S盒技术进行相应改进,结合RFID系统安全的需求,设计一个针对RFID系统的密钥管理机制。新的机制由会话双方协商出的安全虚S-盒为RFID系统的通信快速的产生大量随机的会话密钥,且不需要可信第三方的参与。

关于数据加密标准中S-盒的统计分析

对数据加密标准 (DataEncryptionStandard ,DES)中所涉及到的S 盒进行了统计分析后发现 ,DES中的八个S 盒的输出之和服从参数为 ( 60 ,170 )的正态分布 。

S-盒的Lyapunov指数研究

在密码算法的设计中,S-盒有着信息混淆的重要功能.传统的S-盒的密码学指标一般包括线性偏差、差分特征、代数免疫度、不动点个数、雪崩效应等.2006年,Kocarev给出了有限集合上的离散混沌理论.本文借鉴该理论,在汉明距离的基础上给出了S-盒的Lyapunov指数的定义,利用该定义计算了几个密码算法中的S-盒的Lyapunov指数值,并进行了比较.证明了在欧氏距离上定义的Lvapunov指数最大的映射,按本文提出的S-盒的Lyapunov指数的定义其Lyapunov指数为0;讨论了S-盒的Lyapunov指数与S-盒的雪崩效应之间的关系,该关系实际上是混沌理论中的蝴蝶效应与密码学中的雪崩效应之间的关系.本文提出的S-盒的Lyapunov指数的定义可视为对传统的S-盒的密码学指标的补充.

S-盒特性与DES强度

介绍了差分密码分析，讨论了数据加密标准（ＤＥＳ）的Ｓ－盒的结构与差分特性，然后通过Ｆ－函数将Ｓ－盒的局部特性扩展到整个密码结构。为考察Ｓ－盒顺序对ＤＥＳ强度的影响，进行了大量的测试工作，指出了改变Ｓ－盒的顺序不会影响密文对明文和密钥的敏感性，并揭示了Ｓ－盒顺序的改变对密文影响的正态分布特性。以最佳概率讨论了Ｓ－盒顺序有利于抗差分密码分析，证明了Ｓ－盒顺序对抗差分密码分析是一个良好的方法。最后给出了重排Ｓ－盒的随机化算法。

S－盒的置换与随机化

讨论了Ｓ－盒的置换特性．测试结果证明了改变Ｓ－盒的顺序不会影响密文对明文和密钥的敏感性，并揭示了Ｓ－盒顺序影响密文的正态分布特性．后给出了随机化Ｓ－盒的算法．

DES加密算法中S盒的分析与研究

DES作为长期使用的加密算法标准被广泛应用于软件加密和硬件加密。S-盒是DES加密算法中的一个关健环节,它直接影响DES的加密性能。本文围绕DES加密算法及其S-盒展开,通过GRAY码,验证了S-盒输入位的改变对输出位的影响的特性。