基于Feistel网络的十进制加密算法

提出一种基于Feistel网络的十进制加密算法。针对十进制数运算的特点,在加密算法中定义4种新的运算,在密钥扩展算法和解密算法中定义2种新的运算,并设计十进制S盒。将该算法应用于短分组加密仿真系统中,实验结果表明,该算法具有较好的密码学特性,加解密的各项扩散率指标均较优,经6轮加密后,该算法达到完全扩散。     

一种基于IDEA的十进制短分组加密算法

IDEA是一个著名的加密算法,被广泛应用于各种领域,最著名的有PGP。基于IDEA算法,提出了一种新颖的十进制短分组加密技术。针对十进制数运算的特点,在加密算法中定义了三种新的运算,并从理论上证明新的运算能保证十进制加密算法的可逆性。将该算法应用于短分组加密仿真系统中的结果表明,算法具有良好的密码学特性,加解密的各项扩散率指标均达到很好的效果,其中1轮加密过程过后明文对密文的扩散率就达到了完全扩散。该加密算法可广泛用于各种需要十进制数加密的领域。     

基于混沌映射的分组密码算法

提出一种新的混沌分组密码算法。该算法基于扩展Feistel结构将128 bit明文加密为128 bit密文。轮函数中的S盒由Logistic混沌映射产生,算法密钥由128 bit的初始密钥通过Cubic映射迭代生成。采用硬件描述语言VerilogHDL设计实现该算法,并用Modelsim对加解密过程进行仿真,实验结果证明其具有高灵敏度的S盒,密钥空间大,混乱和扩散性能好。     

SMS4算法S盒的密码学性质

S盒是分组密码的重要组成部分,在很大程度上决定了分组密码的安全性。该文研究了中国分组密码标准SMS4算法S盒的平衡性、差分性质、线性结构、非线性、Walsh谱等性质,通过与美国高级加密标准、欧洲分组加密标准Camellia的S盒作比较,说明了SMS4算法S盒一些较好的安全特性。     

基于混沌S盒的无线传感器网络分组加密算法

针对无线传感器网络中现有的分组加密算法的优缺点,根据无线传感器网络安全需求提出了一种基于混沌S盒的分组加密算法。主要利用了混沌的非周期性、不可预测性等相关特性生成随机数,利用随机数设计对应的S盒,通过统计性检测对其安全性进行分析,并通过能耗仿真对其可用性进行分析,与RC5、RC6加密算法进行比较,结果表明该算法在无线传感器网络加密算法中有一定优势。     

DES加密算法的一种改进方法

DES算法是一种分组密码,通过反复使用加密组块替代和换位两种技术,经过16轮的变换后得到密文,安全性高,但是其分组比较短、密钥太短、密码生命周期短、运算速度较慢。首先简要介绍了DES加密算法的原理,流程及核心算法,然后对DES加密过程中的＂16轮迭代过程＂、＂扩展运算E＂以及＂S盒P盒运算＂三部分运算进行改进,大大提高了DES加密算法的运算速度。     

针对PRESENT分组密码算法的代数分析*

本文研究针对PRESENT分组密码的代数分析。通过使用S盒的表达式形式,构建出多轮PRESENT加密中的代数方程组。这种构建方程的方法被推广到具有小型S盒的典型SPN型分组密码算法的方程构建问题中。文中还对简化的PRESENT算法进行了攻击实验。采用MiniSAT作为攻击过程中的求解工具,对4轮、6轮PRESENT加密进行实际攻击。可以在一分钟之内恢复4轮加密的所有密钥,数小时内恢复6轮加密的密钥。并且通过引入了差分思想,首次将有效攻击轮数提高到8轮。     

采用细胞神经网络结构进行图像加密的框架及算法

为提高图像加密算法的安全性和速度,基于细胞神经网络的并行计算和局部扩散特点,提出一种图像分组加密框架,并设计出相应的加密算法.在每轮加密中,各细胞先对其负责的图像块进行像素混合、轮密钥异或和S盒替代加密操作,再与相邻8个细胞的输出进行异或运算.该算法适于VLSI实现,且支持并行计算.理论分析和实验结果表明,该算法在安全性能方面表现优异.     

对称加密算法Rijndael及其编程实现

AES是新的分组对称加密算法高级加密标准,源自比利时人Daemen和Rijmen共同设计的Rijndael算法。该算法充分运用了扩散和混淆技术并使用128/192/256 这3种可变长度的密钥,对128bit分组数据进行加密。对这一算法的加密过程进行了介绍,说明其中S盒的生成方法。给出了利用VC++实现AES的主程序。     

基于抗退化混沌系统和初等元胞自动机的动态S盒设计

S盒是多数分组密码算法的基本非线性模块,可以满足分组密码算法的混淆、扩散要求。为了提高混沌S盒的安全性,文中利用抗退化混沌系统生成S盒元素,基于初等元胞自动机生成S盒检索表的方式来生成S盒。抗退化混沌系统可以避免发生Skew Tent系统进入不动点的情况,消除低精度下系统进入短周期的现象。因为初等元胞自动机的迭代规则为二元域上的运算,且满足时空上的离散性,所以,将初等元胞自动机运用到混沌分组密码中时,不用考虑动力学退化的问题。当初等元胞自动机的迭代规则为全局混沌规则时,只要元胞个数足够,就可以保证输出的伪随机性。利用初等元胞自动机生成S盒的检索表,在保证S盒设计的混淆原则的同时还可以简化S盒的生成步骤。最后对所设计的S盒进行安全性分析对比,实验结果表明,所提方法生成的S盒具有良好的安全性,满足分组密码的混淆、扩散原则,可用于混沌分组密码算法设计中。     

基于DNA编码和超混沌系统的图像加密算法

针对DNA编码规则单一和混沌加密算法对密钥的灵敏度低等问题,提出一种基于DNA编码和超混沌系统的图像加密方案。该算法首先使用SHA-3算法计算明文图像的哈希值,用于超混沌系统的初始值,增加明文敏感性;其次将图像转换为DNA序列,并与所构建的S盒子进行DNA序列运算;最后用超混沌系统产生的序列对图像进行置乱。结果和理论分析表明,该算法不仅提高了密钥敏感性和传输数据的安全性,而且具有较好的抗穷举攻击、统计攻击和差分攻击能力。     

一种AES S盒改进方案及其硬件设计

为提高高级加密标准（advanced encryption standard,AES）算法的安全性,提出了一种新的S盒生成方案。在分析了现有S盒存在的问题后,基于S盒的构造原理和密码学性质,通过选择新的不可约多项式和仿射变换对,同时调整仿射变换与乘法逆的运算顺序,构造出一种新的S盒;对生成的新S盒与AES 的S盒以及其他改进S盒在代数式项数、严格雪崩标准距离等方面进行了比较,结果显示新S盒具有更好的代数性质,能够有效抵御代数攻击;还对新S盒进行了硬件设计并优化,DC综合结果显示新S盒复域优化实现消耗的资源比传统复域实现少12%,比查找表法实现少41%。新S盒在安全性方面优于现有S盒,将其应用于AES软件设计和硬件设计,并通过仿真测试验证了其正确性。     

A new design of cryptosystem based on S-box and chaotic permutation

In this paper, we present a new design of cryptosystem characterized by an optimized substitution box (S-box) and random permutation. Our proposed S-box is generated using a modified genetic algorithm. The crossover process is performed with sophisticated research using the best previous population. We use randomness and ergodicity of the logistic map to add complexity and robustness to our proposed method. Many tests proving the nonlinearity of our S-box have been carried out to demonstrate the efficiency of our algorithm. In the second part, we offer a new permutation algorithm based on a chaotic sequence generated from the logistic map. To show the performance of our proposition, we compare our results with previous algorithms. The results of its statistical analysis, like entropy value and correlation between adjacent pixels, show that the proposed image encryption scheme provides security for image encryption. The time speed of the proposed algorithm confirms the possibility of real-time implementation.

     

一种基于耦合映像格子的彩色图像加密算法

为了改进彩色图像加密算法的安全性等性能,设计了一种基于耦合映像格子的彩色图像加密算法。首先通过一维鲁棒混沌映射对彩色图像的三个基色矩阵基于比特运算完成预处理的置乱操作并分块,对子矩阵进行轮加密,通过耦合映像格子生成S盒,每一轮加密过程先根据辅助密钥选择S盒进行非线性替换,替换后矩阵再两两组合进行双向加密,实现在分量内扩散加密的同时降低相同像素对应三基色分量的相关性。算法将Logistic映射结合明文信息得到混沌系统的初值,有效提高了加密算法对系统初值和明文的敏感性,理论分析及实验表明该算法具有更好的安全性和加密效果。     

分组密码AES的优化与设计

AES是现有的一种抗攻击能力强、加密速度快以及可移植性好的加密算法。在FPGA上实现AES算法可以更快地处理数据。为了提高整体系统的运行速度,在优化设计中采用全流水的技术来实现算法,并对S-box进行优化。S-box是AES算法中唯一的非线性单元,在进行加密、解密尤其是在字节替换过程时,需要分别执行S-box和逆S-box,一般使用查表来进行操作,这样会占用大量的资源,所以对S-box进行优化是对整个算法优化的最重要的步骤。最终使用Modelsim对设计结果进行仿真然后使用Quartus进行总体综合。     

一种基于混沌映射与S盒的Feistel结构图像加密算法

计算机网络的发展和数字信息的多样化对信息保密技术提出了新的要求,人们在已有的加密算法的基础上开始着手研究新的加密方法以满足不同类型数据的保密要求.针对图像数据将分组密码学中的交替结构首先引入到基于混沌映射的图像加密系统中,采用混沌映射进行像素的置换和扩散,将动态S盒用于像素替代,两种操作交替执行.在每一轮加密中,通过简单的密钥扩展产生多个子密钥,分别用于不同的子加密过程.最后,理论分析和仿真结果表明,该加密算法具有严格的雪崩效应,且扩散性能和扰乱性能理想,能够有效地抵抗差分、统计分析和选择性明文攻击.     

大数据加密算法在数据安全保护中的应用研究

针对大数据加密算法安全性不高,计算效率低等问题,本研究采用双混沌系统结合改进AES加密算法设计出一个混合加密算法,改进AES算是利用仿射变换对(A7、6F)生成新的S盒,采用的双四维超混沌系统是从两个三维混沌系统进行改造而成,然后利用改造后的超混沌系统生成混沌序列,设计出一个分组加密方案,在Hadoop大数据平台上,将双超混沌加密方案和改进的AES算法进行合并;试验表明,本研究的大数据加密算法安全性能高、密钥长度达688 bit,加密解密效率提高2倍以上.