基于.NET的现代密码技术应用编程(三)

HASH算法又称散列算法。它的功能是为每个不同的输入产生相同长度的输出(一般比输入短)，即HASH值，如前文所述，又常被称为“指纹”或“消息摘要”。它具有以下几个特点：     

一个实用的针对URL的哈希函数

在Web信息处理的研究中，不少情况下需要对很大的URL序列进行散列（hashing）操作．本文提出了一个针对URL数据集合的均匀哈希函数，它是ELFhash函数的变型．通过对天网搜索引擎采集的1亿多个URL集合的抽样实验表明：它能有效使得URL集在哈希表中均匀散布．并通过与MD5和SHA-1的对比，认为它是实用的．最后，指出了进一步的研究方向．     

大变量多输出逻辑函数实质项识别算法

在对Espresso算法进行分析改进的基础上，提出了一种基于全域识别的多输入多输出逻辑函数实质本源项、完全冗余项和相对冗余项生成算法，该算法通过对基于积项表示的多输入多输出逻辑函数的余因子计算来进行全域判断，根据全域判断结果来识别实质本源项、完全冗余项和相对冗余项，从而构成实质本源项集合、完全冗余项集合和相对冗余项集合。对基于二级SOP型的多输入多输出逻辑函数设计了多输入多输出逻辑函数优化识别软件系统，允许的最大输入变量数为128、最大输出变量数为256、最大输入输出变量总和为300、最大输入积项数为20 000。软件系统在Pentium 1.8GHz、512MB内存的计算机上通过了Benchmark例题的测试。     

单边多输出逻辑函数补集软件的设计与实现

根据单边逻辑函数的特性,介绍了一种多输入多输出单边逻辑函数补集方法,该方法采用二进制特征矩阵B(F)和状态矢量R(F)来描述原函数,进行最小列覆盖的选择形成多输出补集函数的控制矩阵,由控制矩阵与补集函数的状态矢量形成单边单输出补集合逻辑函数,通过多输出逻辑函数分解与合并最终产生多输出单边逻辑函数的补集。我们设计的多输入多输出单边逻辑函数补集算法软件,在P-1．8GHz、512MBRAM的计算机上完成测试和运行,并通过测试检验程序,保证输出结果在逻辑上与输入条件求补等价。     

识别恶意软件中的加密函数

针对恶意软件通过加密函数规避安全检测和流量分析这一问题,提出了一种识别恶意软件中加密函数的方法。通过识别恶意软件动态执行路径中的循环、循环的输入和输出参数,构建恶意软件的动态循环数据流图,通过循环数据流图提取循环的输入和输出参数集合,设计已知加密函数的参考实现对循环输入集合中的元素进行运算,判断输出是否能够匹配输出集合中的元素从而识别恶意软件中的加密函数。实验证明此分析方法能够分析严重混淆的恶意软件其传输载荷所采用的加密函数。     

多元单圈T函数的构造以及在密码学中的应用

T函数是n位字到n位字的一个映射,并且第i(0≤i≤n-1)位的输出仅与输入的0,1,…,i位值相关.所有的布尔运算以及现代微处理器的算术运算几乎都可看成是T函数,它们的组合也可认为是T函数. Klimov和Shamir已对一元单圈T函数有了比较详细的讨论,如函数f(x)=x+(x2∨5),经证明它是可逆的,且对任意n位字x来说,此映射的圈长为2n,为了提高非线性性和延长周期,Klimov和Shamir建议用它作为流密码中的状态更新函数.然而,现在的微处理器都是32或64位的,所以长度为232或264的圈长在实际应用当中可能太短,通过构造多元T函数可克服这一缺陷,使它的圈周期尽可能达到任意长(2256). 借助已有一元单圈T函数的属性构造一类新的多元单圈T函数.     

频率响应与谱函数对输出自相关矩阵的影响

通过线性时不变系统的平稳序列的输出仍为平稳的，其自相关矩阵Ｒｙ（ｎ）是非负定的。文中对Ｒｙ（ｎ）的正定性作了讨论。利用函数的方法，导出了连续函数关于至多具有可列个跳跃点的纯跳跃函数在「ａ，ｂ」上的斯梯阶积分公式。利用所得公式，在系统的频率响应Ｈ（ω）连续且它的零点集Ｈ０与输入序列谱函数Ｆｘ（ω）的跳跃集Гｘ适合Гｘ∩Ｈ０＝Φ的条件下，证明了输出序列谱函数Ｆｙ（ω）为「－π，π」上的纯跳跃函数的充要     

基于三重分组链接的散列函数及其性能分析

提出了一类基于三重分组链接的单向散列函数（HTBC），并论证了其安全性．HTBC算法的速度比常用单向散列函数（SHA和MD系列算法等）快．依赖性测试表明：HTBC算法是完备的；其雪崩效应度约为0．9993；其严格雪崩准则度约为0．992．频率测试表明，可以认为HTBC算法的输出服从均匀分布．二进制矩阵秩测试表明。可以认为HTBC算法的输出子序列间线性独立．Maurer通用统计测试表明，HTBC算法的信息压缩损耗不显著．连续（run）、频谱、非重叠字（non-overlapping template）匹配、重叠字匹配、Lempel—Ziv压缩、线性复杂度、系列、近似熵、累积和、随机游程以及随机游程变量等测试结果都满足要求．由此说明，HTBC算法具有很好的伪随机性，这就从统计评估的角度验证了HTBC算法的安全性．     

多输入多输出单边逻辑函数补集算法的研究

介绍一种多输入多输出单边逻辑函数补集算法,该算法通过对多输入多输出逻辑函数的分离,形成多输入单输出的分支逻辑函数,对多输入单输出分支逻辑函数求出其特征矩阵和状态矢量,根据特征矩阵的特性进行最小列覆盖的选取形成多输入单输出分支逻辑函数补集覆盖的特征矩阵、状态矢量和补集矩阵,最后对多输入单输出分支逻辑函数的补集矩阵进行合并形成多输入多输出逻辑函数的补集,通过测试结果表明性能良好.     

基于Rijndael的哈希函数的构造

为提高Hash函数性能,构造了一种基于Rijndael算法的新的哈希函数,经过分析测试,该函数具有很好的单向性、抗冲突性和初值敏感性.由于文中构造的散列函数的散列码长度为192bits,并且是基于Rijndael算法的,所以可以很好地抵御生日攻击和穷举攻击,具有很快的执行速度.     

MIX函数的模加差分概率分析

S函数由Nicky Mouha提出,是只需输入字的第i个bit和第i个运算状态S[i]即可计算出输出字的第i个bit的一类函数,利用其可以有效研究模加、异或运算的性质。为研究Skein算法的核心部件MIX函数的模加差分性质,将MIX函数转化为S函数的形式,给出了一种精确计算MIX函数模加差分概率的方法,通过理论分析,说明相对于通过求各运算部件概率之积以获得整体函数的概率的一般方法,利用S函数的方法得到的结果更为精确。     

基于散列函数的消息认证分析

基于网络通信中对消息认证的需求,介绍了散列函数的基本概念及构造方法,讨论了其用于消息认证中必须满足的特性,分析了散列函数在消息认证中的使用方式.生日攻击是通用的碰撞攻击方法,它可用于攻击任何类型的散列函数.为了增强散列函数的抗碰撞能力,探讨了生日攻击的碰撞阈值和攻击步骤.最后提出了安全散列函数设计时宜采用迭代和压缩型结构,该算法的核心技术是设计无碰撞的压缩函数并重复使用,从而可增大攻击者的攻击难度.     

一种基于IPv6的报文认证安全散列算法

提出了在IPv6报文认证中，一种用于构建MAC的安全散列算法。该算法散列码长度采用160bit，大大提高了信息安全强度。在该算法的实施中，采用双线并行机制，且在每步迭代操作中使用不同的扩展字，极大地增强了在循环问寻找冲突的复杂度。在实现IPSec时，可将其作为认证算法。     

基于Rijndael的哈希函数的构造

为提高Hash函数性能,构造了一种基于Rijndael算法的新的哈希函数,经过分析测试,该函数具有很好的单向性、抗冲突性和初值敏感性。由于文中构造的散列函数的散列码长度为192bits,并且是基于Rijndael算法的,所以可以很好地抵御生日攻击和穷举攻击,具有很快的执行速度。     

给TurboC＋＋增加几条字符串处理函数

尽管Turbo C++的函数非常丰富,却没有类似于FOXBASE中的子串选择函数substr、取右子串函数right、字符串替换函数。tuff等功能的函数,这对于从FOXBASE转向Turbo C++编程的人来说,很不方便。因此,本人在用Turbo C++编程时,自定义了如下三个函数,使得编程效率有了较大的提高。     

基于单向函数的伪随机数发生器

伪随机数发生器(pseudorandom number generator,PRNG)是重要的密码学概念.基于单向函数的伪随机数发生器起始于1982年的BMY发生器,将单向函数反复迭代,周期性地输出伪随机序列.单向函数的性质和种子长度关系到发生器的可实现性和安全性,是此类发生器的2个重要参数.在分析现有工作的基础上,改进了单向函数的随机化迭代方式,基于不可逆性证明了迭代过程的安全性.迭代方式的改进消除了单向函数的长度保持性质,采用一般的压缩规范单向函数和通用散列函数构建伪随机数发生器.输出级与BMY发生器结构类似,以迭代函数的核心断言作为伪随机序列.基于与真随机序列的不可区分性,证明了伪随机数发生器的安全性.所构建的伪随机数发生器与现有同类发生器结构类似,但放松了对单向函数性质的要求,增强了可实现性,减小了种子长度,提高了效率.     

单向散列函数的原理、实现和在密码学中的应用

简要介绍了单向散列函数的有关理论及实现情况 ,并且以密码学中广泛应用的单向散列函数MD5为例 ,详细介绍了它的原理和实现过程。最后简要介绍了单向散列函数在当前的应用 ,并且提出了一种利用单向散列函数实现的新的用户密钥管理方案     

大变量多输出逻辑函数实质项识别算法

在对Espresso算法进行分析改进的基础上,提出了一种基于全域识别的多输入多输出逻辑函数实质本源项、完全冗余项和相对冗余项生成算法,该算法通过对基于积项表示的多输入多输出逻辑函数的余因子计算来进行全域判断,根据全域判断结果来识别实质本源项、完全冗余项和相对冗余项,从而构成实质本源项集合、完全冗余项集合和相对冗余项集合.对基于二级SOP型的多输入多输出逻辑函数设计了多输入多输出逻辑函数优化识别软件系统,允许的最大输入变量数为128、最大输出变量数为256、最大输入输出变量总和为300、最大输入积项数为20 000.软件系统在Pentium 1.8GHz、512MB内存的计算机上通过了Benchmark例题的测试.     

半Bent函数和多输出布尔函数的构造

半bent函数是一类非线性度几乎最优且平衡的布尔函数,它弥补了bent函数的一些不足,如变元个数可以是奇数,具有平衡性.半bent函数可用于对称密码系统的设计和CDMA系统中的正交可变扩频码的构造.本文利用不相交线性码构造了一类新的半bent函数,设输入维度为n,当n=2k+1时,将F2^n划分为2^k+1个[n,k]线性码和1个[n,k+1]线性码,通过从该码集中选取合适线性码作支撑集来构造新的半bent函数.另一方面,多输出布尔函数(向量值函数)在应用中的效率更高,因此其使用场景更为广泛.本文同时利用不相交线性码构造了(n,n-k)平衡的多输出布尔函数,其中n/3相似文献   

基于类Hènon映射的单向散列函数构造

基于混沌理论和单向散列函数的性质,提出了用类Hènon混沌映射构造单向散列函数的算法,并讨论了此算法的安全性.这种算法具有初值敏感性和不可逆性,且对任意长度的原始消息可生成256位的单向散列值.用该算法可以很容易的求出所给明文消息的