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KAMAR: A Lightweight Feistel Block Cipher Using Cellular Automata
1
作者 Jegadish Kumar Kailairajan Jeyaprakash Joseph Gladwin Seka Kamaraj Villayutham 《Circuits and Systems》 2016年第4期222-230,共9页
Wireless Multimedia Sensor Network (WMSN) is an advancement of Wireless Sensor Network (WSN) that encapsulates WSN with multimedia information like image and video. The primary factors considered in the design and dep... Wireless Multimedia Sensor Network (WMSN) is an advancement of Wireless Sensor Network (WSN) that encapsulates WSN with multimedia information like image and video. The primary factors considered in the design and deployment of WSN are low power consumption, high speed and memory requirements. Security is indeed a major concern, in any communication system. Consequently, design of compact and high speed WMSN with cryptography algorithm for security, without compromising on sensor node performance is a challenge and this paper proposes a new lightweight symmetric key encryption algorithm based on 1 D cellular automata theory. Simulations are performed using MatLab and synthesized using Xilinx ISE. The proposed approach supports both software and hardware implementation and provides better performance compared to other existing algorithms in terms of number of slices, throughput and other hardware utilization. 展开更多
关键词 CRYPTOGRAPHY WMSN Cellular Automata Reversible Cellular Automata KAMAR feistel Block cipher Key Scheduling Algorithm FPGA
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白盒化Piccolo密码算法的设计与应用
2
作者 杨亚涛 殷方锐 +2 位作者 董辉 陈亮宇 刘培鹤 《北京电子科技学院学报》 2024年第2期1-13,共13页
白盒攻击环境下敌手可以完全获取甚至改变密码算法的运行过程,给数据安全带来巨大威胁,目前移动终端、无线传感器网络(WSN)等部分轻量级应用场景均可视作白盒环境。通过改进Piccolo算法的部分结构与迭代方式将其进行白盒化实现,采用自... 白盒攻击环境下敌手可以完全获取甚至改变密码算法的运行过程,给数据安全带来巨大威胁,目前移动终端、无线传感器网络(WSN)等部分轻量级应用场景均可视作白盒环境。通过改进Piccolo算法的部分结构与迭代方式将其进行白盒化实现,采用自编码查找表,根据给定的映射关系对数据分区进行标记,添加数据标记编码,并结合仿射变换等操作将密钥信息进行隐藏,能够保障较高的查表效率与白盒安全性。经安全性分析与对比,白盒化的Piccolo算法白盒多样性与白盒含混度数值较高,并且可以应对侧信道攻击、代码提取攻击、BGE攻击、MGH攻击、仿射编码恢复攻击等多种密码攻击方式,能在WSN等硬件资源受限的场景下得到良好部署与应用。 展开更多
关键词 白盒密码 Piccolo算法 自编码查找表 feistel结构
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无线医疗传感器网络中基于Feistel加密算法研究 被引量:8
3
作者 潘巨龙 李善平 张道远 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1030-1036,共7页
医疗卫生领域是无线传感器网络的一个热点应用领域,如何保障个人隐私信息在无线传感器网络中不被泄漏是系统能否成功应用的关键。分析研究Feistel加密结构和数据加密标准DES后,设计并实现了两种基于Feistel加密结构新算法(SF_noSBox和SF... 医疗卫生领域是无线传感器网络的一个热点应用领域,如何保障个人隐私信息在无线传感器网络中不被泄漏是系统能否成功应用的关键。分析研究Feistel加密结构和数据加密标准DES后,设计并实现了两种基于Feistel加密结构新算法(SF_noSBox和SF_SBox算法),应用于无线医疗传感器网络传输过程中人体生理参数敏感数据的加密和解密,取得较好效果。最后对算法效率、安全性和占用空间等进行了比较分析。实验数据表明,新算法在资源消耗和安全强度之间达到了有效平衡。 展开更多
关键词 无线传感器网络 feistel加密 DES 安全 卫生保健监护 隐私保护
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基于Feistel结构的超轻量级分组密码算法(PFP) 被引量:10
4
作者 黄玉划 代学俊 +3 位作者 时阳阳 刘宁钟 曾庆喜 苏菲 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2017年第3期163-167,共5页
面向无线终端资源受限环境对加密算法的应用需求,借鉴PRESENT算法的设计思想,采用Feistel结构,并修改扩散层的P置换,设计了一种超轻量级分组密码算法PFP。其硬件实现需要1355GE,优于PRESENT算法,满足资源极端受限环境的需求(2000GE以下... 面向无线终端资源受限环境对加密算法的应用需求,借鉴PRESENT算法的设计思想,采用Feistel结构,并修改扩散层的P置换,设计了一种超轻量级分组密码算法PFP。其硬件实现需要1355GE,优于PRESENT算法,满足资源极端受限环境的需求(2000GE以下)。速度测试结果表明,PFP算法的软件实现效率约为PRESENT算法的1.5倍。依赖性测试、线性分析、差分分析、不可能差分分析和密钥编排攻击表明,PFP算法满足轻量级分组密码的安全需求。 展开更多
关键词 轻量级分组密码 feistel结构 PRESENT算法 依赖性测试 密码分析
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一种基于Feistel网络的反馈式分组混沌密码的研究 被引量:4
5
作者 彭军 张伟 +1 位作者 杨治明 廖晓峰 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2006年第1期72-74,77,共4页
近年来,将混沌理论应用到信息安全已成为研究的一个热点。本文基于 Feistel 网络,提出了一种新颖的反馈式分组混沌密码算法。在该算法中,当前加密分组输出将影响下一明文分组要运行的轮数,而每一轮使用的 S-盒的序号与加密密钥有关,轮数... 近年来,将混沌理论应用到信息安全已成为研究的一个热点。本文基于 Feistel 网络,提出了一种新颖的反馈式分组混沌密码算法。在该算法中,当前加密分组输出将影响下一明文分组要运行的轮数,而每一轮使用的 S-盒的序号与加密密钥有关,轮数及 S-盒的序号均由混沌映射动态生成。由于混沌的固有特性,使得加密系统变得更加复杂,更加难以分析和预测。实验结果表明,本算法具有优良的密码学特性,对明文和密钥以及混沌系统参数的细微变动都非常敏感,产生的密文随机性很好。对本算法的安全性进行了分析,结果表明它具有很高的抗穷举攻击的能力。 展开更多
关键词 feistel网络 分组密码 混沌映射 混沌密码 反馈式 分组 密码算法 加密密钥 固有特性 信息安全
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对特殊类型Feistel密码的Square攻击 被引量:3
6
作者 张鹏 孙兵 李超 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期137-140,149,共5页
对轮函数为SP结构的两类特殊类型Feistel密码抗Square攻击的能力进行了研究。通过改变轮函数中P置换的位置从而给出了此类Feistel密码的等价结构,以SNAKE(2)和CLEFIA为例,给出了基于等价结构Square攻击的具体过程,将6轮SNAKE(2)的Squar... 对轮函数为SP结构的两类特殊类型Feistel密码抗Square攻击的能力进行了研究。通过改变轮函数中P置换的位置从而给出了此类Feistel密码的等价结构,以SNAKE(2)和CLEFIA为例,给出了基于等价结构Square攻击的具体过程,将6轮SNAKE(2)的Square攻击的时间复杂度由224降为213.4;将6轮CLEFIA的Square攻击的时间复杂度由234.4降为212.4。结果表明,在设计轮函数为SP结构的Feistel密码时,必须充分考虑等价结构对算法抗Square攻击的影响。 展开更多
关键词 feistel密码 SQUARE攻击 等价结构 SNAKE(2) CLEFIA
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一类Feistel密码的线性分析 被引量:6
7
作者 吕述望 张如文 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第9期1237-1242,共6页
该文提出一种新的求取分组密码线性偏差上界的方法,特别适用于密钥线性作用的Feistel密码。该分析方法的思路是,首先对密码体制线性偏差进行严格的数学描述,分别给出密码线性偏差与轮函数F及S盒的线性偏差的数学关系;然后通过求取线性... 该文提出一种新的求取分组密码线性偏差上界的方法,特别适用于密钥线性作用的Feistel密码。该分析方法的思路是,首先对密码体制线性偏差进行严格的数学描述,分别给出密码线性偏差与轮函数F及S盒的线性偏差的数学关系;然后通过求取线性方程组最小重量解,确定密码线性偏差的上界。 展开更多
关键词 线性分析 线性偏差表达式 Fleistel密码 轮函数 S盒 分组密码
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一种基于Henon映射和Feistel结构的分组密码算法研究 被引量:4
8
作者 张伟 韦鹏程 杨华千 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2005年第7期105-108,共4页
混沌序列具有对初值和系统参数敏感等特点,因此非常适合应用于信息加密。本文在详细分析Henon映射的混沌和密码学特性的基础上,提出一种基于Feistel结构和Henon映射混沌分组密码算法,该算法最大的优点加密的轮次和子密钥的构造是基于混... 混沌序列具有对初值和系统参数敏感等特点,因此非常适合应用于信息加密。本文在详细分析Henon映射的混沌和密码学特性的基础上,提出一种基于Feistel结构和Henon映射混沌分组密码算法,该算法最大的优点加密的轮次和子密钥的构造是基于混沌系统动态更新的,通过子密钥的动态生成,密码系统的随机性、复杂性得到了极大的提高。同时理论和实验表明,该算法具有较高的安全性,能够抵抗差分和线性密码分析。 展开更多
关键词 算法研究 映射 结构 分组密码算法 线性密码分析 系统参数 混沌序列 信息加密 动态更新 混沌系统 动态生成 密码系统 子密钥 密码学 随机性 极大的 复杂性 安全性 抵抗
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流密码框架下的SM4专用认证加密算法
9
作者 李胡 彭长根 侯金秋 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第2期272-278,共7页
认证加密算法是能同时满足数据机密性与完整性的对称密码算法,在数据安全领域具有广泛应用。针对基于分组密码的认证加密算法的安全性以及效率需求,提出一种基于SM4轮函数的专用认证加密算法SMRAE。算法采用流密码思想,从SM4底层部件出... 认证加密算法是能同时满足数据机密性与完整性的对称密码算法,在数据安全领域具有广泛应用。针对基于分组密码的认证加密算法的安全性以及效率需求,提出一种基于SM4轮函数的专用认证加密算法SMRAE。算法采用流密码思想,从SM4底层部件出发,结合Feistel结构设计状态更新函数用于轮变换,处理256 bit消息只需调用4个SM4轮函数指令。在初始化阶段将初始向量和密钥经过16轮迭代,使差分充分随机化;利用SM4加密消息,将生成的密文参与轮变换,实现状态更新和加密并行;解密时先进行消息认证,降低时间消耗,提高算法安全性。安全性分析与实验结果表明SMRAE能够抵抗伪造攻击、差分攻击和猜测攻击等主流攻击,效率高于AES-GCM,与SM4效率相当,具备一定的实用性。 展开更多
关键词 SM4 认证加密 分组密码 feistel结构 流密码
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嵌套Feistel结构的SP型分组密码的可证明安全性 被引量:6
10
作者 张文涛 卿斯汉 吴文玲 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2004年第8期1389-1397,共9页
给出一个嵌套Feistel结构的SP型分组密码的模型及其抵抗差分密码分析和线性密码分析的可证明安全性 ,所获得的结果主要基于对SP型密码的可证明安全性的一个推广性结果的证明 依照模型 。
关键词 分组密码 feistel型网络 SP型网络 差分密码分析 线性密码分析 可证明安全性
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基于Feistel结构的混沌密码算法 被引量:5
11
作者 唐国坪 廖晓峰 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期54-58,共5页
对经典的二维Hénon映射的混沌和密码学特性进行了详细的分析,并与传统密码学中广泛使用的Feistel结构进行了比较研究.在此基础上,提出一种新的不平衡的Feistel结构,并设计出一种基于该结构和Hénon映射的混沌密码算法.理论分... 对经典的二维Hénon映射的混沌和密码学特性进行了详细的分析,并与传统密码学中广泛使用的Feistel结构进行了比较研究.在此基础上,提出一种新的不平衡的Feistel结构,并设计出一种基于该结构和Hénon映射的混沌密码算法.理论分析和实验表明,该算法具有较高的安全性,能够抵抗差分和线性密码分析. 展开更多
关键词 混沌加密 分组密码 feistel结构
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一种结合离散混沌映射和Feistel网络的分组加密算法 被引量:3
12
作者 彭军 廖晓峰 +2 位作者 岡本栄司 张伟 李学明 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期707-711,共5页
论文提出了一种新颖的结合一维离散混沌映射与Feistel网络结构的分组密码算法(CFCEA)。分组长度为 64 bit,密钥长度为128bit,并使用了一个128bit长的辅助密钥。在轮函数中用Logistic混沌映射和3个代数群算子进行混合运算,此外还特别设... 论文提出了一种新颖的结合一维离散混沌映射与Feistel网络结构的分组密码算法(CFCEA)。分组长度为 64 bit,密钥长度为128bit,并使用了一个128bit长的辅助密钥。在轮函数中用Logistic混沌映射和3个代数群算子进行混合运算,此外还特别设计了子密钥生成算法。对CFCEA的密码学特性进行了分析,结果表明该算法具有严格的雪崩效应,扩散性能和扰乱性能理想。并且算法在64bit分组长度下差分概率和线性概率的理论上界分别近似为2-52.92和2-49.206,具备抵抗一定强度的差分和线性密码分析的能力。 展开更多
关键词 分组密码 LOGISTIC混沌映射 feistel网络 差分和线性密码分析
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基于混沌和改进广义Feistel结构的轻量级密码算法 被引量:1
13
作者 佟晓筠 苏煜粤 +1 位作者 张淼 王翥 《信息网络安全》 CSCD 北大核心 2022年第8期8-18,共11页
随着物联网的快速发展,无线网络传感器、射频识别标签以及工业控制器等被广泛部署,这些资源受限设备的安全同样需要保障,而传统的密码算法需要消耗大量的资源,不适用于资源受限设备。针对以上问题,文章提出一种轻量级分组密码。S盒是分... 随着物联网的快速发展,无线网络传感器、射频识别标签以及工业控制器等被广泛部署,这些资源受限设备的安全同样需要保障,而传统的密码算法需要消耗大量的资源,不适用于资源受限设备。针对以上问题,文章提出一种轻量级分组密码。S盒是分组密码的关键性组件,通过应用两个混沌映射和跳跃蜘蛛优化算法构成的多目标优化算法生成并优化得到非线性度平均值为110,线性逼近概率为0.1172,差分逼近概率为0.0391的S盒。文章对广义Feistel结构进行相应改进,改进后的结构一次能够处理所有的中间状态,不存在未处理的分支,并结合构造的S盒、密钥扩展算法等,组成分组长度为64位、种子密钥长度为80位、迭代轮数为12轮的轻量级分组密码算法。该算法的等效门电路数量符合轻量级的标准,并且有良好的性能。 展开更多
关键词 轻量级分组密码 S盒 广义feistel结构 混沌映射 跳跃蜘蛛优化算法
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基于Feistel网络的十进制加密算法
14
作者 崔杰 仲红 《计算机工程》 CAS CSCD 2012年第3期22-24,33,共4页
提出一种基于Feistel网络的十进制加密算法。针对十进制数运算的特点,在加密算法中定义4种新的运算,在密钥扩展算法和解密算法中定义2种新的运算,并设计十进制S盒。将该算法应用于短分组加密仿真系统中,实验结果表明,该算法具有较好的... 提出一种基于Feistel网络的十进制加密算法。针对十进制数运算的特点,在加密算法中定义4种新的运算,在密钥扩展算法和解密算法中定义2种新的运算,并设计十进制S盒。将该算法应用于短分组加密仿真系统中,实验结果表明,该算法具有较好的密码学特性,加解密的各项扩散率指标均较优,经6轮加密后,该算法达到完全扩散。 展开更多
关键词 十进制 feistel网络 分组密码 扩散率 S盒 密码学
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复杂电力物联终端多维数据的轻量级分组密码算法设计
15
作者 张亮 方圆 +3 位作者 李明 许静萱 沈越欣 盛剑桥 《电子设计工程》 2024年第13期145-148,共4页
为提高抗攻击性能,设计复杂电力物联终端多维数据的轻量级分组密码算法。利用STCS混沌映射生成轻量级分组密码算法核心部件S盒,设计算法核心部件P盒,基于广义Feistel结构的轻量级分组密码算法,将复杂电力物联终端多维数据分成四个相同... 为提高抗攻击性能,设计复杂电力物联终端多维数据的轻量级分组密码算法。利用STCS混沌映射生成轻量级分组密码算法核心部件S盒,设计算法核心部件P盒,基于广义Feistel结构的轻量级分组密码算法,将复杂电力物联终端多维数据分成四个相同数据子块后,利用1个P盒实现S盒混淆层16比特输出结果的线性变换,实现多维数据的轻量级分组加解密。实验结果表明,该密码算法具有较高的密钥敏感性,非加密密钥无法实现电力物联终端多维数据的正确解密;最大安全强度可达到90.8%,2 048长度数据加密仅需16 ms,且具有抗攻击性能。 展开更多
关键词 电力物联终端 多维数据 轻量级 分组密码 广义feistel结构 SPN结构
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一类广义Feistel结构的安全性分析
16
作者 徐林杰 王春红 +1 位作者 彭聪 刘丽辉 《舰船电子工程》 2017年第2期58-61,120,共5页
广义Feistel结构(以下简称GFS)的形式多种多样,广泛应用于分组密码设计。论文定义了一类GFS为GFSRP,研究了整体结构为GFSRP-SP结构(GFSRP的F函数是SP型结构)的分组密码的性质。考虑到实际应用,论文给出一个4子块的GFSRP-SP结构的实例,... 广义Feistel结构(以下简称GFS)的形式多种多样,广泛应用于分组密码设计。论文定义了一类GFS为GFSRP,研究了整体结构为GFSRP-SP结构(GFSRP的F函数是SP型结构)的分组密码的性质。考虑到实际应用,论文给出一个4子块的GFSRP-SP结构的实例,并通过建立搜索算法,得到了更精确的活动S盒个数的下界。结果表明,4子块的GFSRP-SP结构具有较好的抵抗差分攻击与线性攻击的能力,可应用于分组密码设计。 展开更多
关键词 分组密码 广义feistel结构 活动S盒
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基于广义Feistel结构的分组图像加密算法
17
作者 方鹏飞 吴成茂 《安康学院学报》 2013年第3期20-25,共6页
为了提高加密信息的安全性等要求,提出了一种广义拟feistel结构分组加密算法。首先利用三角混沌映射产生混沌序列并将明文分块,然后将三角混沌映射和灰度扩散机制相结合依次对明文进行替换,最后将三角混沌作为密钥用于广义拟feistel结... 为了提高加密信息的安全性等要求,提出了一种广义拟feistel结构分组加密算法。首先利用三角混沌映射产生混沌序列并将明文分块,然后将三角混沌映射和灰度扩散机制相结合依次对明文进行替换,最后将三角混沌作为密钥用于广义拟feistel结构分组加密算法对替换后的明文加密。通过对加密后图像相邻像素所对应的共生矩阵特性分析表明,加密图像具有良好的空间随机均匀分布特性。 展开更多
关键词 三角混沌 分组加密 feistel结构 共生矩阵 图像加密
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一类广义Feistel密码安全性能的进一步评估 被引量:3
18
作者 王健康 王念平 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1944-1947,共4页
为评估一类广义Feistel密码的安全性能,利用迭代结构对该分组密码抵抗差分密码分析和线性密码分析的能力进行了深入的研究.在轮函数都是双射的假设条件下,证明了4r(r\1)轮广义Feistel密码至少有(8/3)-r[(rmod3)/3]+(rmod3)/3个轮函数的... 为评估一类广义Feistel密码的安全性能,利用迭代结构对该分组密码抵抗差分密码分析和线性密码分析的能力进行了深入的研究.在轮函数都是双射的假设条件下,证明了4r(r\1)轮广义Feistel密码至少有(8/3)-r[(rmod3)/3]+(rmod3)/3个轮函数的输入差分非零.当r\6时,本文的结果比现有结果至少提高20%.从而利用轮函数的最大差分和线性逼近概率,就可以估算出4r(r\1)轮广义Feistel密码最大差分特征概率和最大线性逼近概率的上界. 展开更多
关键词 广义feistel密码 差分特征 线性特征 概率
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物联网环境下Feistel结构分组密码的差分故障分析 被引量:1
19
作者 张博亮 钟卫东 杨晓元 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期547-554,共8页
轻量级分组密码作为物联网环境下RFID标签及智能卡等设备通信安全的重要保证,其安全性十分重要.为此,分析了Feistel结构轻量级分组密码故障传播规律,并提出了一种深度差分故障分析方法.该方法基于半字节故障攻击原理,对按照Feistel结构... 轻量级分组密码作为物联网环境下RFID标签及智能卡等设备通信安全的重要保证,其安全性十分重要.为此,分析了Feistel结构轻量级分组密码故障传播规律,并提出了一种深度差分故障分析方法.该方法基于半字节故障攻击原理,对按照Feistel结构设计的轻量级分组密码可根据故障密文与正确密文的差分分析得到相应密钥信息.对具体的密码算法建立3种不同的攻击模型:单轮半字节故障注入模型、多轮半字节故障注入模型、多轮两个半字节故障注入模型,分别进行差分故障攻击得到该密码算法受差分故障攻击的威胁程度.给出了Feistel结构密码算法LBlock的实验结果. 展开更多
关键词 物联网 轻量级分组密码 feistel 差分故障分析 攻击模型
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一种基于Feistel结构的混沌分组密码的抗差分密码攻击分析 被引量:2
20
作者 郑昊 赵耿 +1 位作者 赵尔凡 郑晓丽 《北京电子科技学院学报》 2012年第2期60-66,共7页
混沌系统具有良好的伪随机性、混频特性、对初始状态的敏感性、复杂的映射参数等特性,这些特性与密码学要求的产生伪随机信号、混乱和扩散、加解密密钥的难以预测等属性是十分吻合的。因此近些年来,不少学者提出了多种基于混沌理论的密... 混沌系统具有良好的伪随机性、混频特性、对初始状态的敏感性、复杂的映射参数等特性,这些特性与密码学要求的产生伪随机信号、混乱和扩散、加解密密钥的难以预测等属性是十分吻合的。因此近些年来,不少学者提出了多种基于混沌理论的密码算法,但对其安全性大多草草一笔带过,并没有详尽的安全性分析。本文针对一种较新的基于Feistel结构的混沌分组密码,应用不可能差分的分析方法,分别在固定S盒、动态S盒两种情况对该算法进行了分析。分析结果表明,相比较于传统分组密码,该混沌分组密码能够更有效的抵抗差分密码攻击。 展开更多
关键词 混沌分组密码 扩展feistel结构 不可能差分 动态S盒
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