最高非线性度旋转对称布尔函数与最优代数免疫函数

研究了旋转对称布尔函数的最高扩散次数、最高非线性度、代数免疫性和最优代数免疫函数的存在性与构造等问题。利用导数和e-导数证明了非线性度达到最高的旋转对称布尔函数的存在性,并利用导数,由扩散性达到最高n次的Bent函数来验证一类旋转对称Bent函数的存在性。同时证明了1阶代数免疫和2阶以上代数免疫旋转对称布尔函数的存在性。另外,利用旋转对称Bent函数构造了非齐次完全旋转对称最优代数免疫布尔函数以及一类众多的最优代数免疫布尔函数,并证明了这两类函数的存在性。同时,也得到了非齐次完全旋转对称相关免疫布尔函数。     

布尔函数的代数免疫与扩散阶的关系

本文利用布尔函数全局雪崩准则得到平方和指标与代数免疫的联系,通过Walsh谱与自相关函数的关系式得到布尔函数满足扩散时自相关值的分布,由此推出了变元数、代数免疫、扩散阶和代数次数之间的不等式,利用计算机搜索得到变元数在4~30之间时这四个指标的简洁表达式。最后得到了扩散阶与线性结构、正规性的关系。     

具有高代数免疫阶的弹性布尔函数构造

提出一种二阶级联构造方法,通过选择恰当的参数s,使每次级联增加2个变元的同时代数免疫阶增加1、代数次数增加1。该方法在保持布尔函数弹性的同时能有效提高非线性度。在此基础上设计一类非线性度高于已知构造方法的代数免疫最优布尔函数以及一类非线性度好且满足一阶弹性的代数免疫至少次优的布尔函数,并利用二阶级联迭代构造密码学性质好的布尔函数。     

具有几乎完美代数免疫的偶数元弹性函数构造

完美代数免疫(PAI)的布尔函数能够抵御代数攻击和快速代数攻击。PAI函数的构造是目前布尔函数研究最具挑战性的问题之一。利用布尔函数的双变元表达式和有限域理论,基于Carlet-Feng函数提出一种新的偶数元布尔函数的一般性构造。证明由该构造得到的函数具有一阶弹性和至少次优代数免疫度等密码学性质,给出其代数免疫度达到最优时的充分条件,并比较该类函数、Carlet-Feng函数和由一阶级联方式构造的函数在6~16之间的所有偶数变元下抵抗快速代数攻击能力。实验结果表明,该类函数能更好地抵抗快速代数攻击,且具有几乎完美的代数免疫性能。     

几类对称布尔函数的非线性度、代数次数和代数免疫阶

该文讨论了几类偶数个变元n的对称布尔函数的一些密码性质,包括非线性度、代数次数、代数免疫阶、严格雪崩准则和相关免疫性等.我们的讨论显示这些对称布尔函数有好的非线性度和代数次数,并且有两类对称布尔函数的代数免疫阶达到最大n/2,一类对称布尔函数的代数免疫阶为1,但是它们基本上不具有相关免疫性和不满足严格雪崩准则,因此这些布尔函数都不能直接应用到密码系统中.     

具有最优代数免疫阶的一类新布尔函数的构造

构造了一类至少具有次优代数免疫阶的布尔函数f,并利用级联的方法构造了一类具有最优代数免疫阶的布尔函数h。这类函数h不同于以前相关文献中所提出的最优代数免疫的布尔函数,给出了f的数目,并进一步讨论了h（偶数个变元的情况下）的非线性度,发现利用择多函数F_n构造的一类函数h非线性度达到Lobanov界。     

具有最优代数免疫阶平衡布尔函数的递归构造

针对密码学中布尔函数的代数免疫性和构造需求,通过选取适当次数的布尔函数,利用布尔函数的级联性质,提出了一种提高布尔函数代数免疫阶的递归构造法;同时证明了该构造法中所构造的布尔函数比原布尔函数的代数免疫阶高,利用该方法可以递归构造具有最优代数免疫阶平衡布尔函数,最后给出了一个具体实例。     

关于二阶代数免疫布尔函数的几个结果

关于布尔函数的代数免疫性与弹性、代数次数、非线性度之间的关系的结果至今仍然很少,饱和最优布尔函数在流密码领域具有较高的理论价值,通过计算证明文献[1]中命题8给出的5元最优布尔函数都是2阶代数免疫函数,并在此基础上对这个结果做了进一步推广。     

一类高阶Bent函数的构造方法

提出一类高阶Bent函数的构造方法,将级联后的Bent序列转化为矩阵形式,对矩阵作任意行列置换,得到一类新的Bent序列,根据Bent序列的性质,对2个已知的 元Bent函数进行Kronecker积运算,由此构造一个 元的Bent函数,同理对 个 元Bent函数进行Kronecker积运算,构造 元高阶Bent函数,并对构造的 元Bent函数进行矩阵变换,得到数量更多的高阶Bent函数。     

一类Bent函数的二阶非线性度下界

为了防止存在有效的低次函数逼近,对于较小的正整数r,用于对称密码系统中的布尔函数应具有较高的r-阶非线性度.当r>1时,准确计算布尔函数的r-阶非线性度十分困难,已有的研究工作主要是通过分析其导函数的(r-1)-阶非线性度来确定布尔函数的r-阶非线性度下界.对于整数n≡2(mod 4),文中确定了一类由Niho指数生成的Bent函数的二阶非线性度下界.与相同变元个数的两类Bent函数和三类布尔函数相比,这类Bent函数具有更紧的二阶非线性度下界.     

一类H布尔函数的代数次数、相关免疫性与代数免疫性的关系

以布尔函数的导数和自定义的e-导数为研究工具,研究了一类特定Hamming重量的H布尔函数的代数次数、代数免疫性、相关免疫性之间的关联问题.得出H布尔函数的组成部分e-导数的代数次数决定了H布尔函数的代数次数;H布尔函数的e-导数与H布尔函数的代数免疫阶的大小紧密关联;H布尔函数的e-导数可将H布尔函数的代数免疫性、零化子、相关免疫性、代数次数联系到一起等.同时,导出了公式法和级联法两类求解H布尔函数最低代数次数零化子的不同方法.     

Constructions of balanced Boolean functions with high nonlinearity and high algebraic degree

Three of the most essential criteria for cryptographically strong Boolean functions are balancedness, high nonlinearity and high algebraic degree. In this paper, we give two methods for constructing balanced Boolean functions with high nonlinearity via modifying Maiorana–McFarland type bent functions. The algebraic immunity of the constructed functions is also considered.     

On the construction of multi-output Boolean functions with optimal algebraic immunity

In this paper,we show a construction of multi-output Boolean functions with optimal algebraic immunity.And,the relationship between the algebraic immunity of a multi-output Boolean function and those of its component functions is studied.We show that all the component functions,together with their nonzero linear combination,of the multi-output Boolean functions achieved by this construction have optimal algebraic immunity simultaneously.     

一类具有最高代数免疫阶的布尔函数

研究了布尔函数的线性结构点个数与其代数免疫阶之间的关系,得到了具有1型线性结构布尔函数的代数免疫阶完全取决于函数零化子代数次数的结论．从线性结构点的角度构造了一类具有最高代数免疫阶的布尔函数,并给出了”为偶数时,函数的Walsh循环谱和自相关函数的取值特点．     

一类特殊布尔函数的代数免疫度研究

构造具有好的代数免疫度的布尔函数是布尔函数研究的重要问题之一。基于布尔函数的级联构造方法,给出了一类具有好的代数免疫度的布尔函数;分析了所构造函数的性质,证明了构造布尔函数hn+1与其子函数代数免疫度之间的关系,并确定了已构造一阶级联函数的代数次数、平衡性以及非线性度。研究结果表明,在级联构造方法下,i次级联构造函数比一阶构造H0的代数免疫度有显著提高。     

一类二阶代数免疫函数的结构

对一阶代数免疫函数的结构进行了刻画,在此基础上讨论了一类二阶代数免疫布尔函数的构造问题,给出了两个[n]元一阶代数免疫函数通过级联得到[n]+1元二阶代数免疫函数的充分条件,并且给出了它们的若干结构和几个判断二阶代数免疫函数的判别准则。     

最大代数免疫度的偶变元对称函数的性质

代数免疫度达到最大的偶变元对称布尔函数的特征仍然是个公开问题。结合组合数学和数论的相关结论研究这类函数的性质,得到了此类函数值向量的几个特征。最后,对于变元个数为两类特殊偶数的情况,得到了代数免疫度达到最大的对称函数的一个特征。