分组密码扩散层与混淆层的研究与分析

发布时间：2024-10-24 07:55

　　近年来,随着计算机及互联网技术的迅猛发展,信息安全越来越受到人们的关注。分组密码在加密速度、加密数据量、设计标准及软硬件实现等方面展现了巨大的优势,被广泛应用于信息安全领域,成为密码学的研究热点。分组密码的设计遵循混淆和扩散原则,通常利用非线性的S盒实现混淆,利用线性变换实现扩散,因此分组密码的扩散层与混淆层在密码算法安全性方面起着重要作用。本文主要针对分组密码的线性扩散层与非线性混淆层做了以下几个方面的工作:(1)根据分支数的定义对二元有限域上的4阶可逆矩阵进行穷尽搜索,找到了24个几乎MDS矩阵。通过对搜索到的几乎MDS矩阵进行研究与分析,发现几乎MDS矩阵不仅实现代价小,而且能够提供可证明安全性。(2)S盒是对称密码算法的关键部件。许多加密算法的硬件实现过程易遭受侧信道攻击,门限实现是一种基于秘密共享和多方安全计算的防侧信道攻击对策。本文通过简单地对3次布尔函数中的变量进行循环移位,构建密码性质最优的4×4安全轻量S盒,并且为所构造的S盒设计了门限实现方案,以抵御侧信道攻击,该方案是可证安全的。该方法构造的S盒的4个分量函数的实现电路相同,极大地降低了硬件实现的复杂度。给定S盒的一...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

山东师范大学硕士学位论文7第二章分组密码的基础理论知识分组密码是对称密码学的一个重要分支，因其实现速度快而成为应用最广的加密算法，是信息安全的基础保障，是维护信息机密性、可靠性和完整性的基本工具。分组密码是将编码后的明文消息划分为固定长度为m的组，每组具有相同的加密密钥和加密算法....

山东师范大学硕士学位论文9图2-3SPN结构如图2-3所示，假设给定的明文P为n比特，令P=X，分组大小为n比特的X与轮密钥Ki首先进替换层S进行混淆，然后将混淆后的结果Y进入线性层L进行扩散。假设该明文经过r轮迭代，即i1,2,,r，其加密过程可被表示为1,,.iiiYSXKX....

山东师范大学硕士学位论文9图2-3SPN结构如图2-3所示，假设给定的明文P为n比特，令P=X，分组大小为n比特的X与轮密钥Ki首先进替换层S进行混淆，然后将混淆后的结果Y进入线性层L进行扩散。假设该明文经过r轮迭代，即i1,2,,r，其加密过程可被表示为1,,.iiiYSXKX....

山东师范大学硕士学位论文10如图2-4所示，假设所给定要加密的明文P为2n比特，在进行加密前，将其分为左右两个分支L、R各为n比特的明文串，即P=L‖R，L与R进行异或操作后与轮密钥K进入F函数，F函数的输出T分别与L、R进行异或，得到下一轮的L与R。假设该明文经过r轮迭代，即i....

本文编号：4008142