关于Trivium-型序列密码代数次数估计的研究

对于序列密码,输出密钥流比特可以视为关于密钥变元和Ⅳ变元的布尔函数,而该布尔函数的代数次数是影响密码算法安全性的重要因素;当代数次数偏低时,密码算法抵抗代数攻击、立方攻击和积分攻击的能力比较弱.目前,针对Trivium-型序列密码算法,最有效的代数次数估计方法是数值映射方法和基于MILP的可分性质方法.本文通过分析两种典型方法的特点,结合两种方法的优势,对Trivium-型算法的代数次数估计进行了改进.我们利用改进后的方法对大量随机选取的Ⅳ变量集进行了实验.实验结果表明,对于Trivium-型算法,改进后的方法能够给出比数值映射方法更紧的代数次数上界.特别地,针对Trivium算法,当输入变元为全密钥变元和全Ⅳ变元时,即80个密钥变元和80个Ⅳ变元,输出比特代数次数未达到160的最大轮数从907轮提高到912轮,这是目前已知的全变元情形下的最优代数次数估计结果.     

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.     

基于神经网络区分器的SIMON-like算法参数安全性评估

神经网络区分器作为一种新的可被应用于密码算法安全性分析的工具,一经提出便被应用于多种密码算法的安全性分析。对于SIMON-like算法,其循环移位参数的选择有多种。利用神经网络区分器对分组长度为32bit的SIMON-like算法的循环移位参数(a,b,c)的安全性进行了研究,并给出了好的循环移位参数选择。利用K?lbl等在CRYPTO2015中提出的SIMON-like算法仿射等价类思想,将分组长度为32bit的SIMON-like算法的循环移位参数划分至509个等价类,并选择其中使gcd(a-b, 2)=1成立的240个等价类进行研究。针对240个等价类的代表元构建了自动化搜索差分路径的SAT/SMT模型,并利用SAT/SMT求解器搜索了不同代表元的多轮最佳差分路径。利用搜索得到的最佳差分路径的输入差分训练了神经网络区分器,选择其中准确率最高的神经网络区分器作为代表元的神经网络区分器,统计了不同代表元的神经网络区分器准确率。发现K?lbl等给出的20个最佳循环参数并不能使神经网络区分器的准确率最低,而且其中4个循环移位参数对应的神经网络区分器的准确率超过了80%,这意味着这4个循环...     

SMS4算法S盒代数性质的研究

对中国分组密码新标准SMS4算法s盒布尔函数的密码性质进行了深入的分析,研究其平衡性、非线性、代数次数等性质,理论上证明了SMS4算法s盒所拥有的一些较好的安全特性。     

基于引力搜索的布尔函数生成算法

布尔函数是在密码学、纠错编码和扩频通信等领域有着广泛应用的密码函数,寻找性能优良的布尔函数一直是密码学领域的重要问题之一。基于引力搜索算法设计了一种搜索布尔函数的新算法。该算法模仿万有引力定律,以n维空间中的质量点表示布尔函数,以布尔函数的密码特性作为目标适应度函数进行搜索。实验结果表明,算法使用新设计的目标适应度函数可以直接生成具有1阶弹性、1阶扩散准则和高非线性度、高代数次数以及低自相关指标等多种密码学指标的平衡布尔函数,并且进一步给出了直接生成2输出平衡布尔函数的计算机搜索算法。     

具有K阶代数免疫的布尔函数

代数免疫度是衡量布尔函数抵抗代数攻击的重要性能指标,具有低代数免疫度的布尔函数是不能抵抗代数攻击的.根据1型线性结构布尔函数的代数免疫阶完全取决于其零化子代数次数的结论,文中从线性结构的角度构造了具有K代数免疫阶的布尔函数,并且给出了此类函数循环谱特征、自相关特征及非线性度值.一系列的结论揭示了布尔函数的线性结构对其代数免疫阶的制约作用.并且通过特殊"分配"A和S\A中点的取值可重新调整循环谱值及自相关值.     

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．     

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.     

一类平衡的最优代数免疫度布尔函数的构造

自从代数攻击思想被提出以后,关于布尔函数代数免疫度的研究一度成为比较热门的研究内容。布尔函数学者致力于构造各类密码学性质较好的高代数免疫度布尔函数。这些密码学性质主要包括函数的平衡性、代数次数、非线性度、相关免疫阶数等。构造了一类偶数阶的最优代数免疫度布尔函数,这类函数在具有最优代数免疫度的条件之下,还被证明具有较高的代数次数以及非线性度。最后还对这类函数的相关免疫阶数做出简单的分析。     

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.     

自动化搜索ARX分组密码不可能差分与零相关线性闭包

首先,构造了ARX分组密码差分特征及线性掩码的传播方程;然后,利用SAT求解器求解传播方程并且判定该传播系统是否为有效传播;最后,遍历差分特征及线性掩码自动化搜索不可能差分及零相关线性闭包。利用该算法搜索TEA、XTEA和SIMON的不可能差分与零相关线性闭包,并得到TEA、XTEA及SIMON 族分组密码的最优不可能差分与零相关线性闭包。此外,利用差分以及线性分布表,该算法能有效搜索基于S盒分组密码的不可能差分及零相关线性闭包。     

奇数变元代数免疫最优布尔函数的构造方法

代数免疫是随着代数攻击的出现而提出来的一个新的密码学特性。为了有效地抵抗代数攻击,密码系统中使用的布尔函数必须具有最佳的代数免疫。提出了递归构造奇数变元代数免疫最优布尔函数的一个方法。这是一个递归构造的方法,利用该方法,对任意的奇数,都可以构造相同变元数量的代数免疫最优布尔函数。     

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。     

关于涂-邓猜想的一点注记

为多种密码学构造性质良好的布尔函数一直是对称密码学研究中的一个难点问题。最近,涂自然和邓映蒲 基于一个二元组合猜想的正确性,构造了两类具有最优代数免疫度的布尔函数,其中第一类函数是具有最优代数免疫 度的13cnt函数,另一类是平衡且具有最优代数免疫度的高非线性度函数。涂一邓猜想引起了国内外密码学者的高度 关注。现通过分析涂一邓猜想中参数t满足二tC}>=3情形时的二元Hamming重量的特性,给出涂一邓猜想在二tCt}=3 情形下的证明,并以推论的形式推出二t相似文献   

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。     

针对WSN流密码加密方案的代数攻击及改进

通过对 Yao 等人提出的无线传感器网络(WSN)流密码系统(ICMTMA’11)进行分析,找到系统中布尔函数的一个非零低次零化子,再利用代数攻击降低攻击复杂度。为增强 WSN 流密码加密方案的安全性,采用二阶级联方法构造一个新的布尔函数,其代数免疫度与原函数相比增加1,由此提高抗攻击能力。理论分析结果表明,新方案将原方案的攻击复杂度由255提高至266,可以更好地抵抗代数攻击。     

零化多项式与仿射空间关系研究

为把流密码的代数攻击问题转化为求解布尔函数的低次数零化多项式问题,讨论布尔函数的性质,介绍{0,1}上矩阵的特殊结构,研究两者间的关系,在此基础上探讨n元布尔函数f的零化多项式次数与f的支撑点集之间的关系,实验结果表明,寻找布尔函数零化多项式等价于在布尔函数的零点集合中寻找最大的仿射空间。