不相关多子集零相关区序列集的构造

在多小区环境下的准同步码分多址(quasi-synchronous code-division multiple-access,QS-CDMA)系统中,不相关多子集零相关区(zero correlation zone,ZCZ)序列集不仅可以消除一定时延内来自相同小区的信号干扰,而且可以完全消除来自相邻小区的信号干扰。针对如何基于仿酉矩阵构造多子集ZCZ序列集的问题,设计了两种构造方法。具体地,通过构造具有一定特性的多个初始矩阵,再结合仿酉矩阵,进而利用不同的初始矩阵产生不同的ZCZ序列集,且序列集间互不相关。所提方法的核心是多个初始矩阵的设计,方法1通过对离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)矩阵进行分块与叠加实现,方法2利用已有的不相关多子集ZCZ序列集实现。由两种方法得到的构造结果,其参数趋近于最优,为解决多小区环境下的干扰抑制问题提供了新的序列设计方法。

两类动态密码结构抵抗不可能差分和零相关线性能力评估

动态密码的设计与分析是当前密码学领域研究的热点.本文针对类CLEFIA动态密码结构和四分组CLEFIA变换簇抵抗不可能差分和零相关线性分析的能力进行评估.当两类动态密码结构的轮函数为双射时,通过研究密码组件的可交换性质,证明了这两类动态密码结构各自置换等价于标准静态密码结构.利用建立的置换等价关系,通过构造静态密码结构不可能差分和零相关线性区分器,证明了4n轮类CLEFIA动态密码结构所有结构均存在8轮的不可能差分和零相关线性区分器,证明了4n轮四分组CLEFIA变换簇所有结构均存在9轮的不可能差分和零相关线性区分器.

CLEFIA动态密码结构的零相关线性区分器构造研究

随着分组密码应用研究的不断深入,研究者发现,“动态可变”分组密码设计可有效提升分组密码算法的应用灵活性和部署安全性。CLEFIA算法遵循“动态可变”思想,一些学者对CLEFIA算法的线性变换层加以改进,使得第6t(t≥1)轮中的扩散层可以从{0,1}4上的多个线性双射变换中任意选取。为分析评估CLEFIA动态密码结构的安全性能,文章主要采取零相关线性分析理论,利用中间相错技术和矩阵表示方法,分析构造CLEFIA动态密码结构的零相关线性区分器。研究证明,在轮函数为双射的前提条件下,CLEFIA动态密码结构动态线性层控制参数μ_(i)∈F_(2),(0≤i≤4)无论取何值,总存在8轮零相关线性区分器;当控制参数μ_(0)=0时,存在9轮零相关线性区分器。

基于有限Zak变换的零相关区序列集构造

针对Brodzik在2011年和2013年文中的完备序列和零相关区序列构造中参数的限制问题,分别提出完备序列和零相关区序列的新构造方法。首先,基于有限Zak变换,提出没有“参数为奇素数”限制的完备序列构造结构,并且用同余理论论证。其次,提出一种具有稀疏性、结构化特点的L×KL的零相关区序列集的Zak空间结构,从而得到零相关区序列集,用有限Zak变换和同余理论论证。相比Brodzik 2013年文中的零相关区序列集,新构造的零相关区序列集的零相关区的长度更长,序列的数量更多。

具有大零相关区宽度的Ⅱ型偶长Z-互补对构造方法

利用交织技术提出了Ⅱ型偶长Z-互补对的构造方法,提出了以Golay互补对及其互补偶为基础序列的交织结构基本框架,并给出了该框架需要满足的必要条件,以使所得Z-互补对可以具有较大的零相关区宽度。所构造的Z-互补对的主要参数形式为((2k+1)N,(2k+1)N-k)-ZCP,其中N为所选Golay互补对的长度。所构造的Z-互补对虽然不能覆盖所有偶数长度,但其零相关区宽度可以达到或接近Ⅱ型偶长二进制Z-互补对的理论上界,且具有较小的峰均包络功率比,其值小于或等于4,应用到多载波扩频系统中可以消除更多的异步干扰和减小非线性失真。

零相关线性分析研究

零相关线性分析由Bogdanov和Rijmen于2012年首次提出,该方法利用分组密码算法中广泛存在的相关度为零的线性逼近来区分密码算法与随机置换.为了解决零相关线性分析所依赖的高数据复杂度的问题,Bogdanov与Wang于FSE 2012提出利用多条零相关线性逼近,以区分统计分布的方式来降低数据复杂度.为了消除新模型所依赖的强烈假设条件,Bogdanov等人于ASIACRYPT 2012提出多维零相关线性分析的模型,进一步完善了零相关线性分析模型.零相关线性分析模型的有效性,在对诸多算法,包括TEA、XTEA、CAST-256、CLEFIA、Camellia等一系列重要算法的分析中得到验证.作为新的分析方法,零相关线性分析与其它密码分析技术之间的联系也被深入研究.线性分析领域的另一个研究进展是相关密钥下线性分析模型——相关密钥不变偏差线性分析模型的提出.本文详细介绍了零相关线性分析研究背景、发展历程以及线性分析领域当前的主要进展与取得的重要结果,以及存在的一些问题.

一类三元多子集零相关区序列集构造法

该文给出了一种构造三元多子集零相关区(ZCZ)序列集的方法。这类新的ZCZ序列集含有多个子集,每个子集构成一个ZCZ序列集,不同子集间存在零相关区。构造法基于二元Hadamard矩阵,通过添零的方法得到了一类三元的多子集ZCZ序列集,同Hayashi结果相比具有相同的性能参数但是具有更多序列数目。

基于交织技术的非对称零相关区序列偶集构造

为了抑制或者消除准同步码分多址(QS-CDMA)通信系统的多址干扰(MAI)、多径干扰(MI)以及邻小区干扰,该文提出一类非对称零相关区(A-ZCZ)序列偶集的构造方法。基于给定的最佳自相关序列偶,运用交织操作,成功设计一类非对称零相关区序列偶集。新集合的每个子集均是零相关区序列偶集,且不同子集的序列偶间的互相关函数(CCF)具有更大的零互相关区(ZCCZ)。同时,该文提出的构造方法可以根据系统要求灵活地选择子集的零相关区宽度。

CDMA系统的高效率双值零相关序列集的开发方法

利用矩阵运算方法并采用新颖的“模块”组合方式,提出了一套开发CDMA通信中双值零相关序列集的方案。该方案最大特点是在保持平衡性条件的同时还具有很强的灵活性,即在长度、ZCD值、序列个数三方面满足工程实际和不同用户的特殊需求(可使ZCD值很大,也可使序列个数很多);同时,该方案具有横向扩展性(一套母序列可生成多套序列集),并且模块三中提出的扩展方法是目前所有有关文章中都没有出现过的。本文方案得到的序列集的性能比以往各种方案都要好。

SMS4算法的多维零相关线性分析

SMS4算法是中国无线标准中使用的分组加密算法,2012年被国家商用密码管理局确定为国家密码行业标准.作为中国官方公布的第一个商用密码算法,SMS4算法的安全性分析是当前密码学界的研究热点之一.SMS4算法是一种32轮的迭代非平衡Feistel结构的分组密码算法,其加解密过程中使用的算法完全相同,唯一的不同点就是该算法的解密密钥是由它的加密密钥进行逆序变换后得到的,因此,SMS4算法在32轮非线性迭代之后有一个反序变换.本文证明了SMS4算法存在11轮零相关线性逼近,选取了其中一类特殊的零相关线性逼近,缩小了密钥猜测空间,分析了14轮SMS4算法对多维零相关线性攻击技术的安全性.结果显示:该攻击的数据复杂度为2123.5个已知明密文,时间复杂度为2120.7次14轮SMS4加密,存储复杂度为273个SMS4分组.虽然14轮SMS4算法对多维零相关线性攻击是不免疫的,但是其数据复杂度较其它攻击方法还很高,且14轮距离目前最高攻击轮数还有较大差距,因此SMS4算法在抗多维零相关线性分析方面仍然有足够的安全边界.

一类相互正交的零相关区序列集的构造

该文基于完备序列和正交序列集,构造出一类相互正交的零相关区序列集。与Rathinakumar和Chaturvedi的构造相比,该文提出的方法能生成更多相互正交的零相关区序列集。

具有灵活子序列数目的零相关区周期互补序列集构造法

研究了零相关区周期互补序列集的构造方法。基于正交矩阵,构造了一类具有灵活子序列数目的零相关区周期互补序列集,序列集参数达到理论界限。在多载波码分多址通信系统中可以根据子载波的数目灵活设定序列集中子序列数目,因此构造的ZCZ周期互补序列集具有更大的应用价值。

二元及四元零相关区周期互补序列集构造法

该文基于二元周期互补序列集,研究了二元和四元零相关区(ZCZ)周期互补序列集的构造方法。利用移位序列和交织法来构造二元ZCZ周期互补序列集,序列集的零相关区长度可以灵活设定。利用逆Gray映射构造了四元ZCZ周期互补序列集,零相关区长度同样可以灵活设定。如果采用的初始周期互补序列集参数达到理论界限,得到的二元和四元ZCZ周期互补序列集参数都是可以达到理论界限的。

基于遗传算法的类零相关多相码设计

距离高分辨多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达体制下,目标回波可能跨越多个距离单元,因此要求发射信号在主瓣附近具有较低的自相关旁瓣和互相关。针对这一问题,提出了一种基于遗传算法的类零相关多相码设计方法。该方法选择具有零相关特性的零相关码集为初始群体,然后针对零相关码的特性,对遗传算法的交叉和变异操作进行了优化设计。通过把相关信号能量向远离主瓣的区域挤压,获得的多相码在主瓣附近具有较低的自相关旁瓣和互相关。最后,计算机仿真验证了该方法的有效性。

最佳屏蔽二进序列偶在低/零相关区中的应用研究

将最佳屏蔽二进序列偶应用于低/零相关区中,提出最佳屏蔽低/零相关序列偶集的概念,给出了3种构造低/零相关序列偶集的方法,即奇数长最佳屏蔽二进序列偶与Hadamard矩阵相结合组成ZCZ(零相关区)序列集,偶数长最佳屏蔽二进序列偶与改造后的Hadamard矩阵组成LCZ(低相关区)序列集,以及任意长度最佳屏蔽二进序列偶与正交矩阵构成ZCZ序列集。利用这些构造方法,扩展了原有低/零低相关区存在的长度范围,扩大了序列集的容量,可以更好地满足工程应用的需要。

基于交织的零相关区序列偶集构造方法研究

移位序列的设计是交织法构造零相关区序列集的核心问题。该文根据相关函数分析了移位序列的约束条件,并据此条件提出一种基于交织构造零相关区序列集的方法。文中通过选择不同基序列和满足约束条件的移位序列,能够得到具有灵活零相关区长度的序列偶。该文将此序列偶和正交矩阵相结合,构造出具有一定序列长度和数目的零相关区序列偶集。该方法扩展了交织法的应用,可以构造具有一定容量和灵活零相关区的序列集。

一类零相关区序列集构造方法的改进

最近Matsufuji和Torii等人分别提出了由酉矩阵和完备序列构造零相关区序列集的方法.本文不仅推广了Matsufuji等人的结论,而且推广了Torii等人的部分结论,扩大了基于酉矩阵和完备序列构造零相关区序列集的方法的适用范围,得到了一些新的零相关区序列集.

基于伪随机序列的零相关区三元序列偶集的研究

将伪随机序列应用于零相关区(ZCZ)序列偶中,提出了一种新的ZCZ三元序列偶集的构造方法。通常的ZCZ序列集构造是基于最佳序列的,而此方法是将伪随机序列和正交矩阵相结合,通过选择适当的移位序列,经交织变换生成具有一定长度、序列数目和零相关区的三元序列偶集。使用新方法构造出的ZCZ三元序列偶集具有较大的容量,可以更好地满足实际工程的需要。

四元零相关区周期互补序列集构造法

该文分别基于二元零相关区周期互补序列集和二元周期互补序列集做为初始序列,利用逆Gray映射构造了四元零相关区周期互补序列集。如果选取的初始序列集参数可以达到理论界限,得到的四元零相关区周期互补序列集接近甚至达到理论界限。零相关区互补序列集相比传统互补序列集具有更多的序列数目,应用到通信系统中可以支持更多的通信用户。

一类四元零相关区非周期互补序列集构造法

零相关区非周期互补序列集在多载波码分多址通信系统中有着重要应用.已有的四元零相关区非周期互补序列集构造方法都是基于二元或四元零相关区互补序列集,得到的序列集参数受到初始互补序列集参数的限制.该文给出了一种构造法,利用四元正交序列集来构造四元非周期互补序列集.本文方法得到的序列集参数达到理论界限,并且零相关区长度可以灵活设定以满足不同的应用场合.另外给出了两类基于二元正交矩阵的四元正交序列集的构造方法,得到的四元正交序列集可以用于构造四元零相关区非周期互补序列集.二元正交矩阵存在数目很多,因此本文方法可以为多载波码分多址系统提供大量四元非周期互补序列集.