代数免疫度最优的偶数元旋转对称布尔函数的构造

针对目前许多流密码算法无法抵抗代数攻击问题,提出了一种构造代数免疫度最优的偶数元旋转对称布尔函数的新方法。该方法在择多函数的基础上,通过巧妙选择汉明重量不一的若干轨道,并改变这些轨道上的函数值,从而构造出一类新的旋转对称布尔函数。给定布尔函数达到代数免疫度最优的一个充分条件,通过证明新构造的布尔函数满足该充分条件,从而表明该类函数代数免疫度最优,能够有效抵抗代数攻击。     

几类旋转对称布尔函数的密码学性质

Sumanta Sarkar等人给出了一类具有最大代数免疫阶的旋转对称布尔函数,但对给出的旋转对称布尔函数仅研究了该函数的非线性度而对其他密码学性质未加以研究.因此,研究了上面给出的旋转对称布尔函数的其他密码学性质:代数次数、线性结构、扩散性、相关免疫性等.研究结果显示,虽然这类布尔函数的代数免疫阶达到最大,但是其他的密码学性质并不好.因此,此类布尔函数并不能直接应用在密码系统中.     

代数免疫度最优的偶数元旋转对称布尔函数的构造

针对目前许多流密码算法无法抵抗代数攻击问题,提出了一种构造代数免疫度最优的偶数元旋转对称布尔函数的新方法。该方法在择多函数的基础上,通过巧妙选择汉明重量不一的若干轨道,并改变这些轨道上的函数值,从而构造出一类新的旋转对称布尔函数。给定布尔函数达到代数免疫度最优的一个充分条件,通过证明新构造的布尔函数满足该充分条件,从而表明该类函数代数免疫度最优,能够有效抵抗代数攻击。     

偶变元严格几乎最优弹性布尔函数的High-Meets-Low构造

在用于流密码中的布尔函数设计中,需要考虑两种重要的设计准则:弹性和非线性度,以抵抗相关攻击和最佳仿射逼近攻击.弹性和非线性度之间存在着制约关系,弹性布尔函数的非线性度的紧上界是尚未解决的公开难题.本文利用High-Meets-Low密码函数构造技术,构造出具有偶数个变元的非线性度严格几乎最优的弹性布尔函数.基于已知的具有高非线性度的m元1阶弹性布尔函数,得到非线性度为2^n-1-2^n/2-1-2^n/2-m/4或2^n-1-2^n/2-1-2⁽n/2-(m/2-1)/2)的n元高阶弹性布尔函数.采用所提方法,可以得到一些具有目前已知最高非线性度的高阶弹性布尔函数,这可由两个参数分别为(22,4,2²¹-2¹⁰-2⁹)和(30,4,2²⁹-2¹⁴-2¹²)的弹性布尔函数例子得到证实.     

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。     

对称布尔函数的算术相关函数

算术相关函数是最近提出的一种研究布尔函数密码学性质的方法,该方法通过定义多元2-adic数上的加法和乘法运算,构建一种新的环结构,实现对经典相关函数的带进位计算的模拟。首先介绍了算术相关函数的定义,并针对具有良好密码学性质的对称布尔函数讨论了其算术相关函数的性质和取值,最后利用对称布尔函数的实值对称性证明了对称布尔函数的算术自相关函数也是一个与向量的重量有关的实值对称函数,至多是n+1值的。     

奇数元二阶相关免疫对称布尔函数的构造

n元m阶相关免疫对称函数的构造等价于方程[i=0n-2Cin-2xi=i=0n-2Cin-2xi+1]在二元域上的求解。通过对该方程及其等价方程解的关系讨论,给出了构造奇数元二阶相关免疫对称函数的算法。     

互补对称布尔函数的非线性度

互补对称布尔函数是一类特殊的对称布尔函数。在所有代数免疫最优的对称布尔函数中,有相当的比例均属此类函数。特别是当变元数量为2m元时,有2/3比例的代数免疫最优对称布尔函数都是互补对称布尔函数。通过布尔函数非线性度、Walsh谱和Krawtchouk多项式间的关系,计算出互补对称布尔函数的非线性度。结果表明,任意n元互补对称布尔函数的非线性度为2n-1-1/2[nn/2]     

对称布尔函数的算术相关函数

算术相关函数是最近提出的一种研究布尔函数密码学性质的方法,该方法通过定义多元2-adic数上的加法和乘法运算,构建一种新的环结构,实现对经典相关函数的带进位计算的模拟。首先介绍了算术相关函数的定义,并针对具有良好密码学性质的对称布尔函数讨论了其算术相关函数的性质和取值,最后利用对称布尔函数的实值对称性证明了对称布尔函数的算术自相关函数也是一个与向量的重量有关的实值对称函数,至多是n+1值的。     

基于毗连的几乎最优弹性布尔函数的构造

近年来,几乎最优弹性布尔函数的研究应用快速发展,提高几乎最优函数的非线性度有着重要的意义。针对一种性能较好的几乎最优函数进行分析和改进,结合毗连的构造方法,来构造偶数元几乎最优函数。在保持其弹性和代数次数的前提下,得到非线性度更高的几乎最优函数,使其性能得到一定提高,并给出了一种构造高非线性度弹性布尔函数的构造方法。分析表明,所提出的方案构造方法简单,容易实现,非线性度得到进一步提高,具有m阶弹性,且代数次数保持不变。     

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   

Construction of almost optimal resilient Boolean functions via concatenating Maiorana-McFarland functions

We describe a method to construct an n-variable (n even) almost optimal resilient Boolean function via concatenating 2 d properly chosen (n-d)-variable Maiorana-McFarland functions.As an example,a 5-resilient 42-variable Boolean function with currently best known nonlinearity 2 41-2 20-2 17 is provided.     

向量值函数的代数免疫度与非线性度

本文讨论了向量值函数代数免疫度的定义,给出了向量值函数的代数免疫度与其非线性度之间的关系,研究了布尔函数的重量与其代数免疫度之间的关系,利用该关系,给出了达到最大代数免疫度的平衡布尔函数个数的一个下界。     

一类具有最高代数免疫阶的非对称布尔函数构造及分析

代数攻击是近年来兴起的一种有效而有趣的攻击方法[2]之一,被成功地应用于一些基于LFSR的流密码系统中,对流密码体制产生了巨大影响,众多密码工作者在代数攻击中求解多变元超定方程组求解、零化子的构造等方面都做了比较有效的研究。为了抵抗代数攻击,Meier等人[4]引入度量布尔函数安全性的新指标——代数免疫。代数免疫的提出给密码函数的分析和设计提出了新的课题[5]。该文介绍了一种具有最高代数免疫阶的非对称布尔函数的构造,这类构造最初由密码爱好者在2005年快速软体加密国际研讨会上做了简单介绍,但没有进行深入分析。该文研究证明了该类函数具有n个变量的时候函数具有最大可能的代数免疫阶为,是一类具有最高可能代数免疫阶的布尔函数。该文的最后研究了这类函数的代数阶、汉明重量,非线性度、Walsh谱等密码学特性。     

相关免疫函数的一个新下界

主要讨论相关免疫函数的构造与计数问题,改善了温巧燕等人提出的2阶相关免疫函数以及m阶相关免疫函数的下界。     

On the Nonlinearity and Correlation Immunity of Two Classes of Boolean Functions

Recently, Liu et al. have proved a class of 2k-variable Boolean functions to have optimal algebraic immunity and good immunity to fast algebraic attacks. In this paper, we proceed to study those functions in aspect of correlation immunity and nonlinearity and through restrictions to those functions we propose two sub-classes of 2k-variable Boolean functions with good cryptographic properties. To the best of our knowledge, this is the first time whole classes of Boolean functions with high nonlinearity, 1-correlation immunity and good immunity against FAA can be found.     

相关免疫函数的性质和构造

利用Walsh频谱方法给出了一个布尔函数是m阶相关免疫函数的一个充要条件, 给出了几种由已知相关免疫函数构造新的相关免疫函数的方法.     

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。