本文關鍵詞： 流密碼 線性反饋移位寄存器 非線性反饋移位寄存器 布爾函數(shù) 能量分析　出處：《西安電子科技大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：流密碼具有結構簡潔、加密速度快、錯誤傳播有限等特點,廣泛用于高速數(shù)據(jù)傳輸與加密。基于硬件的流密碼更因低功耗特性,在資源受限環(huán)境下發(fā)揮著無可替代的作用。本文對流密碼的幾類基本部件:線性反饋移位寄存器、非線性反饋移位寄存器和布爾函數(shù)進行了研究和分析,取得以下主要成果:(1)通過分析線性反饋移位寄存器延遲序列和初始狀態(tài)間的關系,給出了能夠完全抵抗能量攻擊所需觸發(fā)器數(shù)目的下界。提出了一種線性反饋移位寄存器設計方案,在抵抗線性反饋移位寄存器能量攻擊時,附加觸發(fā)器的個數(shù)至多為5個,有效降低了線性反饋移位寄存器的附加功耗。(2)針對基于非線性反饋移位寄存器和布爾函數(shù)的流密碼算法,通過分析輸出布爾函數(shù)和非線性反饋移位寄存器反饋函數(shù)的Walsh譜值,提出了一種基于Walsh譜的非線性部件的密碼分析方法。在分析平衡性、非線性度、相關免疫度等密碼學指標基礎上,查找影響函數(shù)密碼學性質(zhì)的關鍵Walsh譜值點,對存在問題的譜值點進行函數(shù)值分析,判斷算法是否符合安全性要求。最后利用該方法對流密碼Grain v1進行了分析,通過Walsh譜分布指出了算法中存在的安全隱患。(3)重點研究了定義在2nZ上的4值廣義Bent函數(shù)。給出了一種2nZ上4值Bent函數(shù)的構造方法,該方法主要用于生成奇數(shù)個變元的廣義Bent函數(shù)。然后,通過布爾置換,給出了奇變元廣義Bent函數(shù)的具體實現(xiàn)方法。(4)通過分析Bent函數(shù)的函數(shù)值和游程特性,提出了一種基于真值表的Bent函數(shù)搜索算法,與其他搜索算法相比,該方法具有較低的存儲復雜度,易于使用并行計算實現(xiàn)等特點。
[Abstract]:Stream cipher is widely used in high-speed data transmission and encryption because of its simple structure, fast encryption speed and limited error propagation. In this paper, some basic components of convection cipher, namely linear feedback shift register, nonlinear feedback shift register and Boolean function, are studied and analyzed. By analyzing the relationship between the linear feedback shift register delay sequence and the initial state, In this paper, the lower bound of the number of flip-flop which can resist energy attack completely is given. A design scheme of linear feedback shift register is proposed. When resisting the energy attack of linear feedback shift register, the number of additional flip-flops is up to 5. The additional power consumption of linear feedback shift register is reduced effectively. (2) aiming at the stream cipher algorithm based on nonlinear feedback shift register and Boolean function, the Walsh spectral value of the output Boolean function and nonlinear feedback shift register feedback function is analyzed. This paper presents a cryptographic analysis method for nonlinear components based on Walsh spectrum. Based on the analysis of cryptographic indexes such as balance, nonlinearity and correlation immunity, the key Walsh spectrum points affecting the cryptographic properties of functions are found. The spectral value of the problem is analyzed to determine whether the algorithm meets the security requirements. Finally, the method is used to analyze the convection cipher Grain v1. Based on the Walsh spectrum distribution, the security hidden danger in the algorithm is pointed out. (3) the 4-valued generalized Bent function defined on 2nZ is studied, and a method of constructing 4-valued Bent function on 2nZ is given. This method is mainly used to generate generalized Bent functions of odd variables. Then, by Boolean permutation, the concrete implementation method of singular variable generalized Bent functions is given. A Bent function search algorithm based on truth table is proposed. Compared with other search algorithms, this method has lower storage complexity and is easy to be implemented by parallel computing.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN918.2

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本文編號：1525236