轻量级迭代MDS矩阵的构造

随着具有最大分支数的扩散层在分组密码和hash函数中的应用,轻量级MDS矩阵的构造受到广泛关注.基于迭代构造是实现低成本MDS矩阵的一种有效方法.将低成本的矩阵通过迭代一定次数后成为MDS矩阵,通过实现该低成本的矩阵来实现MDS性质.但是这种方法需要以增加迭代次数个时钟周期等待时间为代价.本文通过减少矩阵迭代次数,从而降低矩阵实现的延迟,来构造更加轻量的迭代MDS矩阵.在迭代次数小于等于阶数时,本文给出了有限域F_{2^m}上4阶矩阵在不同迭代次数下,能够成为迭代MDS矩阵所含非零元个数的下界;进一步地,通过矩阵置换相似分类及MDS条件,不断减小可行空间,实现了非零元个数达到下界的迭代MDS矩阵的穷搜,从而找到在该迭代次数下异或数达到下界的4阶迭代MDS矩阵.     

轻量级迭代MDS矩阵的构造

随着具有最大分支数的扩散层在分组密码和hash函数中的应用,轻量级MDS矩阵的构造受到广泛关注.基于迭代构造是实现低成本MDS矩阵的一种有效方法.将低成本的矩阵通过迭代一定次数后成为MDS矩阵,通过实现该低成本的矩阵来实现MDS性质.但是这种方法需要以增加迭代次数个时钟周期等待时间为代价.本文通过减少矩阵迭代次数,从而降低矩阵实现的延迟,来构造更加轻量的迭代MDS矩阵.在迭代次数小于等于阶数时,本文给出了有限域F_{2^m}上4阶矩阵在不同迭代次数下,能够成为迭代MDS矩阵所含非零元个数的下界;进一步地,通过矩阵置换相似分类及MDS条件,不断减小可行空间,实现了非零元个数达到下界的迭代MDS矩阵的穷搜,从而找到在该迭代次数下异或数达到下界的4阶迭代MDS矩阵.     

基于Cauchy矩阵的线性变换的研究

P-置换是实现分组密码扩散原则的关键组件.一般来说,分支数越大,扩散效果越明显.人们利用MDS矩阵设计最优线性变换作为分组密码组件的扩散层.在达到最优线性变换的同时,针对扩散矩阵还应满足矩阵中元素尽量少的要求,对Cauchy型MDS矩阵分别与Hadmard矩阵和循环移位矩阵的相互结合方式构造最优线性层的方法进行了研究.对Cauchy-Hadmard矩阵(同时是Cauchy矩阵和Hadmard矩阵)构造线性变换的一种方法进行了分析,给出了算法的C语言的关键程序,根据算法给出了一个最优线性变换的示例;对循环移位矩阵构造Cauchy矩阵进行了尝试和证明.结果显示Cauchy-Hadmard矩阵满足矩阵元素最少和运算复杂度低的要求,利用循环移位矩阵无法构造出Cauchy矩阵.这些结论为设计分组密码组件的扩散层提供了重要的方法参考.     

基于自对偶MDS码的P置换研究

P置换的设计是分组密码设计中的一个重要课题。一直以来，利用编码理论中的MDS码可以设计出许多性质优良的P置换。本文讨论了线性码中的自对偶MDS码，基于这种码，我们可以设计出性质比一般MDS码更好的P线性置换。文中我们给出了一种基于自对偶的广义RS码的线性置换的构造方法。     

一种安全性更高的正形置换发生器

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.     

一类具有最大分支数的16阶0-1矩阵构造

具有最大分支数的0—1可逆矩阵被广泛应用于分组密码的扩散结构设计中。为构造16阶该类矩阵,将16阶0—1矩阵划分为以4阶0-1矩阵为单元的4阶块矩阵,根据特征和域上重量均为2的4维0-1向量相加后所得向量的重量分布特点,在行置换同构意义下构造满足某种特殊结构的4阶0．1矩阵单元组,以此为基础,根据Hadamard矩阵的结构特点,利用矩阵的分块构造思想,给出一类分支数达到最大值8的16阶0-1可逆矩阵和对合矩阵构造方法,并在行置换同构意义下给出对合矩阵的计数。     

基于低密度生成矩阵码的签密方案

基于编码的密码系统具备抵抗量子计算的天然优势。针对传统的基于Goppa码构造的密码方案存在密文扩展率大和密钥量大的问题,利用低密度生成矩阵 （LDGM） 码和哈希函数构造了一个可证明安全的签密方案。LDGM码的生成矩阵是稀疏的,能有效减小数据量,哈希函数计算效率很高。方案满足随机预言机下的适应性选择密文攻击下的不可区分性（IND-CCA2）和选择消息攻击下存在性不可伪造（EUF-CMA）安全。在保证数据机密性和完整性的同时,与传统的先签名后加密的方法相比,输出密文总量减少了25%;与“一石二鸟”和SCS签密方案相比,计算效率有较大提高。     

Maiorana-McFarland’s Bent函数零化子空间维数

在流密码和分组密码的设计中,所用布尔函数应该具有好的密码学性质来抵抗已知的各种有效攻击.布尔函数的低次零化子空间维数与其补函数低次零化子空间维数之和是评价该函数抵抗代数攻击能力的一个重要参数.根据Maiorana-McFarlands(M-M)Bent函数和布尔置换之间的一一对应关系,给出了一组布尔函数组并证明了它们是线性无关的.借助所给的线性无关布尔函数组和布尔置换中向量函数非零线性组合均是平衡函数的特性,给出了一类特殊M-M Bent函数低次零化子空间的维数与其补函数低次零化子空间的维数之和的一个上限.就这类特殊M-M Bent函数而言,该上限低于已知的限.进一步给出了适合所有M-M Bent函数的新上限.     

一类k阶拟Bent函数密码性质的矩阵特征

由于非线性组合函数的密码性质通常可以由函数的Walsh谱和自相关函数来刻划，因而对函数的密码性质的分析通常要计算大量的Walsh循环谱值和自相关函数值来验证，该文利用一类k阶拟Bent函数的特殊性质，把对这类函数的密码性质的研究转化为对矩阵性质的研究，如平衡性、相关免疫性、扩散性、最高代数次数等，这种转化避开了大量的计算，同时为构造密码性质好的k阶拟Bent函数提供了一种更为简洁且易于实现的方法。     

二元最佳扩散矩阵的一种构造方法

扩散结构的好坏直接影响了分组密码的扩散速度和安全强度,以分支数尽可能大的线性变换为分组密码算法的扩散结构是设计分组密码的一种重要方法,线性变换的构造可通过可逆矩阵的构造完成。针对块数为8的扩散结构进行了研究,给出了分支数达到最大的二元矩阵的构造方法和构造算法。该算法运行速度很快,能够满足实际的应用需要。     

用度量矩阵和偏差矩阵加速修改AHP中判断矩阵的多对元素交叉方法

本文通过分析判断矩阵,一致性矩阵,导出矩阵及度量矩阵的关系,提出一种用度量矩阵和导出矩阵交叉加速修改AHP中的判断矩阵.当判断矩阵的一致性较差时,基于导出矩阵和度量矩阵中偏离大的元素对判断矩阵一致性的影响较大,通过度量矩阵得出加速修正的步长.每次修改判断矩阵的一对元素即可进行判断矩阵的修正.实例分析表明,交叉修正法是可行的,且可根据问题的性质,灵活确定修正的步长.     

基于非负矩阵分解的人脸识别算法的改进

非负矩阵分解方法是基于局部特征的特征提取方法,已经成功用于人脸识别。研究基于非负矩阵分解的人脸图像识别的改进算法是一个有重要意义的研究课题。采用二维非负矩阵分解方法(2DNMF)和对角非负矩阵分解方法(Di-aNMF),并且使用正交的基矩阵进行Matlab实验。实验结果表明,以上改进措施能够有效提高人脸图像识别的正确率。     

A note on identifying generalized diagonally dominant matrices

A successive method of descending degree has been presented by Guo, Liu and Jia in 2002 to judge whether or not a matrix is a generalized diagonally dominant matrix. In this paper, an alternative approach and comments on one of their examples are provided. Numerical examples are given to illustrate the algorithm processing.     

矩阵模型表示下有限自动机等价判定方法

该文在有限自动机的矩阵模型表示方法1基础上,采用矩阵理论和布尔代数为工具,提出了一种有限自动机等价判定的新方法。该方法不仅有利于算法设计和计算机自动处理,其处理方法对采用矩阵模型研究有限自动机理论及应用问题也有一定学术参考价值。     

使用二分图邻接矩阵的压缩传感图像快速重建

针对压缩传感中高维投影计算采用稀疏性较差的普通随机测量矩阵,从而导致计算复杂度高,重构性能不佳这一难题,提出一种基于二分图邻接矩阵的压缩传感图像快速重建算法。该算法在满足测量矩阵的RIP条件下,充分利用二分图邻接矩阵的稀疏性与二值性,将时间复杂度由传统算法的O(N·logN)降低至O(N)。实验结果表明,算法在保证图像重构质量情况下大大提高了运算性能,尤其对于色彩(灰度)变化平缓图像,该算法性能更加优越。     

关于计算矩阵指数的新思考

本文结合符号计算推出了一种计算有理矩阵指数的新方法,利用该方法可以计算出有理矩阵指数的一类精确表达式．这种方法已实现了程序化,并且可以推广到一般有理矩阵函数的计算．     

A practical algorithm to design fast and optimal band-Toeplitz preconditioners for hermitian toeplitz systems

In this paper we are concerned with the iterative solution ofn×n Hermitian Toeplitz systems by means of preconditioned conjugate gradient (PCG) methods. In many applications [9] such as signal processing [24], differential equations [39], linear prediction of stationary processes [18], the related Toeplitz systems have the formA _n (f)x=b where the symbolf, the generating function, is anL ¹ function and the entries ofA _n (f) along thek-th diagnonal coincide with thek-th Fourier coefficient off. When the essential range of the generating function has a convex hull containing zero, the matricesA _n (f) are asymptotically ill-conditioned [21, 33, 28] and circulant or Hartley preconditioners do not work [15]. For this difficult case the only optimal preconditioners in the sense of [3, 29] are found in the τ algebra [15, 35] and especially in the band Toeplitz matrix class [7, 16]. In particular the band Toeplitz preconditioning strategy has been shown to be the most flexible one since it allows one to treat the nonnegative case [7, 16, 11, 31], the nondefinite one [27, 30, 34, 26]. On the other hand, the main criticism to this approach is surely the assumption that we must know the position and the order of the zeros off: in some applicative fields this is a feasible assumption, in other applications it is merely a theoretical possibility. Therefore, we discuss an economical technique in order to discover the sign off, the position of the possible zeros of the generating function and to evaluate approximately the order of these zeros. Finally, we exhibit some numerical experiments which confirm the effectiveness of the proposed idea.     

关于“示例学习的最大复合问题及算法”一文的注记

针对"示例学习的最大复合问题及算法"一文(计算机学报,1997,20(2):139-144)中提出的FCV算法给出了一种优化改进。改进的主要思想是省略FCV算法中建立扩张矩阵,寻找公共路径这一步,直接从评价矩阵中记录选择子得到公式,从而生成规则。实验表明,优化后的算法在时间和空间性能上都有提高,其泛化能力明显高于FCV算法。     

基于二进制矩阵的RS编码优化算法

现有RAID系统的编码算法不能同时具备较高的执行效率和较强的容错能力。为此,提出一种基于二进制矩阵的RS编码优化算法。使用RS编码中有限域内乘法运算得到转换后的二进制矩阵,采用多分法对其进行优化,从而减少编码时的异或运算次数,以此设计优化算法。实验结果表明,该算法的执行效率较高,容错能力较大。