对称布尔函数的密码特性与计数

对称性是用于密码体制的布尔函数准则之一。本文研究了对称布尔函数的扩散特性、雪崩特性和相关免疫特性，讨论了满足以上密码准则（尤其是高阶准则）的对称布尔函数的性质和计数问题。     

减小平衡H布尔函数相关度的算法和相关问题研究

以布尔函数的导数和e-导数为工具,深入到平衡H布尔函数的内部结构中去分析,明确得出了不存在二阶相关免疫平衡H布尔函数的结论,解决了是否存在二阶相关免疫的平衡H布尔函数这一尚无正确实际结果的问题.从逻辑和理论的合理性上,明确了讨论平衡H布尔函数的广义相关免疫性对密码体制安全的必要性,并通过对平衡H布尔函数的广义相关免疫性和相关度的分析,导出了减小平衡H布尔函数相关度并同时提高较小相关度阶数的算法.     

计数一阶相关免疫布尔函数的可计算公式

研究了在分组密码和序列密码中有重要应用的相关免疫布尔函数的计数问题。依据布尔函数的定序特征矩阵，利用组合数学中的波利亚计数理论，给出基于整数分拆表示的一阶相关免疫布尔函数的计数公式。     

相关免疫H布尔函数的代数免疫和代数次数

将导数和自定义的e-导数结合在一起作为新的研究工具,而这两者(导数和e-导数)结合在一起能直接明确反映布尔函数的重量,深入到布尔函数取值的内部结构中去,讨论相关免疫H布尔函数的代数免疫阶、代数次数等问题,即严格雪崩性质、相关免疫性、代数免疫性及最高代数次数的相容性问题,得出Hamming重量为2n-1+2n-2这类H布尔函数的最低代数次数和最高代数次数、最优代数免疫等结果。同时,也给出了一些求布尔函数代数次数和最优代数免疫的方法。     

平衡H布尔函数的相关免疫性研究

引入布尔函数的E-导数,并结合导数一起作为工具讨论关系密码系统安全性能的平衡H布尔函数的相关免疫性。通过E-导数和导数深入揭示了平衡H布尔函数0和1值的分布结构,得出判定H布尔函数是否相关免疫的重要结果。并得以采用区分不同结构的计算方法来简化计算,解决了平衡H布尔函数相关免疫最高阶数这一问题。     

DES的S盒的布尔性质

在密码学的历史上,数据加密标准DES是上个世纪七十年代提出的一个非常重要的对称密码算法,布尔函数的代数免疫度是2003年提出来的抵抗流密码的代数攻击的一个重要指标.S盒是DES中唯一的非线性部分,从布尔函数的观点,研究DES的八个S盒所构造的32布尔函数的代数免疫度和非线性度等密码学性质,这些函数都是六个变量的布尔函数.文中的计算结果表明,所有32个布尔函数的代数免疫度都达到了其理论上的最大值3.     

对称布尔函数的扩展代数免疫度

构造具有最优代数免疫度的布尔函数在流密码中有重要作用,基于布尔函数的单变量多项式表示,构造了一类达到最大扩展代数免疫度的布尔函数。以前的一些函数是这类函数的特例。利用对称布尔函数的基本性质,分析了具有最大代数免疫度的对称布尔函数的扩展代数免疫度。得出结论：共有 个达到最大扩展代数免疫度的 （ 是偶数）元对称布尔函数。     

布尔函数相关免疫性与平衡性关系的研究

以布尔函数的e导数及已有的导数一起作工具,深入到布尔函数内部不同结构中,分析布尔函数的密码学性质的方法,这在密码学领域是一个新的研究课题.利用这种方法,重点讨论了对密码系统的安全性有重要影响的布尔函数的平衡性和相关免疫性的关系,得出一些以往从布尔函数整体结构上分析布尔函数性质难以得出的有用结论,为平衡H布尔函数的相关免疫性增添了新的内容并找到一种新的研究方法,进而提高了密码系统的抗攻击性.     

Hamming重量为k的布尔函数的全局特征和非线性度

该文给出了布尔函数的自相关系数和互相关系数的一些性质,得到n元布尔函数f (x)满足t 阶扩散准则时,n,t 和Hamming重量wt(f)的制约关系,给出了任意Hamming重量为k的布尔函数的平方和指标下界表达式,推出了仅由布尔函数Hamming重量所确定的非线性度的上界表达式。这些结论推广了已有结果。     

一次扩散布尔函数的一些密码学性质

通过将导数和自定义的e-导数结合,作为新的研究工具引入到布尔函数密码学性质研究中来。利用导数和e-导数可将布尔函数内部取值不同特点进行区分的特性,系统地证明了不同重量一次扩散布尔函数相关免疫最高阶数问题,得出了一些用传统研究工具,如频谱理论等,不易导出的布尔函数密码学性质。这一结果对提高密码系统抵抗相关攻击的能力,提供了理论依据。     

布尔函数的扩展代数免疫度

该文研究了布尔函数的扩展代数免疫度,首先给出了布尔函数的扩展代数免疫度与其代数免疫度相等的一个充分必要条件;然后讨论了两类具有最大代数免疫度的布尔函数的扩展代数免疫度,给出了其扩展代数免疫度也达到最大值的充分必要条件;最后基于代数补元素的思想,给出了布尔函数零化子结构的一种新刻画。     

Some results on the algebraic immunity of Boolean functions

From the motivation of algebraic attacks on stream and block ciphers,the concept of algebraic immunity(AI) of a Boolean function was introduced and studied extensively.High algebraic immunity is a necessary condition for resisting algebraic attacks.In this paper,we give some lower bounds on the algebraic immunity of Boolean functions.The results are applied to give lower bounds on the AI of symmetric Boolean functions and rotation symmetric Boolean functions.Some balanced rotation symmetric Boolean functions with their AI near the maximum possible value「n/2」are constructed.     

布尔函数扩散性的矩阵刻画

该文利用布尔函数的特征矩阵, 给出了n(3) 元布尔函数在sGFn(2) 满足扩散准则的充分必要条件, 在此基础上得到了布尔函数满足严格雪崩准则(SAC)的一个充分必要条件和n元平衡布尔函数满足严格雪崩准则、代数次数达到最大且不含有非零线性结构的一个充分必要条件, 最后提出了平衡且满足严格雪崩准则的布尔函数的两种特殊的递补构造法。     

S-盒的保熵性研究

 本文讨论S-盒保熵性,提出组合函数和S-盒的条件熵、保熵性定义,并利用条件熵给出一种判定组合函数、S-盒满足k阶相关免疫的充要条件和理想保熵的条件,给出了具有理想保熵性组合函数和S-盒的一般代数表达式及其安全缺陷.最后,利用熵与Walsh谱的内在联系,提出组合函数和S-盒满足实际保熵的安全条件,以指导实际应用中组合函数及S-盒的应用设计.     

H布尔函数的相关免疫性与重量的关系

将布尔函数的导数和与导数一起便可直接明确刻画布尔函数的重量而定义的e-导数一起作研究工具,深入到布尔函数取值的内部结构中去,讨论了在H布尔函数存在的一个大重量范围内,所有不同重量的H布尔函数的一阶、任意m阶相关免疫函数存在与否的问题。对存在m阶相关免疫性的H布尔函数,它的相关免疫阶数m与维数n的具体关系,以及m的最大值问题。给出了m阶相关免疫H布尔函数只存在于2种重量的H布尔函数中,其相关免疫阶数m的最大值为n-2,以及其余重量的H布尔函数中不存在二阶以上(包括二阶)相关免疫函数等一系列结果。同时,也给出了一些判断布尔函数相关免疫性的方法。     

布尔函数的相关免疫阶和非线性度之间的关系

本文讨论了布尔函数的相关免疫阶和非线性度之间的关系,说明了这两者之间存在着一种制约关系。     

相关免疫布尔函数的计数

本文给出一种关于相关免疫布尔函数的计数方法，并由此给出了一些小重量的相关免疫布尔函数的确切计数公式。本文还根据Rao不等式分析了高阶相关免疫函数计数的性质，并得到了对于高阶相关免疫函数存在的一个关于重量的必要条件，证明了文献【1】中提出的一个猜想是正确的。     

高非线性度多输出布尔函数的构造

本文主要讨论了构造具有高非线性度多输出布尔函数的方法.对于输入变量个数少于输出变量个数的多输出布尔函数,我们给出了存在非零非线性度的充分必要条件及具体的构造方法.我们还利用一类特殊的多输出bent函数构造出具有非常高非线性度的无偏多输出函数.