序列密碼設計中的邏輯函式研究

《序列密碼設計中的邏輯函式研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由付紹靜擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：序列密碼設計中的邏輯函式研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：付紹靜
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

作為序列密碼的基礎組件，邏輯函式(包括布爾函式、S盒、ARX運算)的密碼學性質好壞直接關係到序列密碼算法對各種攻擊的抵抗能力。本項目擬綜合利用代數學、組合設計、糾錯編碼和代數幾何等多個領域的基礎理論與技術，開展布爾函式、S盒、ARX運算這三種邏輯函式的密碼學性質研究, 構造多種密碼學性質折中較優的邏輯函式。具體內容包括：(1) 研究布爾函式快速代數免疫度與其他密碼學性質之間的制約關係，構造高非線性度的彈性布爾函式和具有高快速代數免疫度的布爾函式；(2) 研究具有低差分均勻度S盒的其他密碼學性質，構造廣義非線性度高的彈性S盒和多種密碼學性質均較優的且具有低差分均勻度的S盒； (3) 研究利用ARX運算產生噪聲變數的統計性質和利用循環移位和異或運算設計的線性變換性質，基於ARX運算構造等多種密碼學性質良好的邏輯函式。項目的研究成果將為序列密碼設計中基礎組件的選取提供理論依據和實現方法。

結題摘要

項目圍繞布爾函式、S盒、ARX 運算這三類邏輯函式的密碼學性質開展研究，探索這三類組件各種密碼學性質的最佳化（提高）方法，構造了能夠抵抗多種攻擊方法的布爾函式、S盒、以及基於ARX 運算的邏輯函式，並將這些結果套用於雲計算、物聯網、邊緣計算等資源受限環境下的數據安全保護。具體包括：(1)給出了關於布爾函式的高非線性、代數次數和快速代數免疫度三種密碼學性質之間關係的定量刻畫，構造了彈性階、非線性度、代數次數、快速代數免疫度這幾種密碼學性質均較優布爾函式; (2) 給出了APN函式及其他低差分均勻度的S盒刻畫，提出了廣義非線性度高的彈性S盒的構造方法，並給出了高非線性度、高代數次數、低差分均勻度的S盒構造方法。(3)研究了基於ARX運算的邏輯函式密碼學性質，並基於ARX運算構造了多種密碼學性質良好的邏輯函式。在本項目支持下，項目負責人共發表高水平學術論文34篇，包括IEEE TIFS 一篇 、IEEE TDSC一篇、IEEE IWQOS 兩篇、IEEE CIKM一篇，其中SCI 檢索論文16 篇，EI 檢索論文12 篇，CCF A 類期刊(會議)論文兩篇，CCF B類期刊(會議)八篇，成果在國際上有重要影響，得到了國內外同行的高度關注，論文引用作者包括國際著名信息安全專家美國佛羅里達國際大學S S Iyenger教授、美國肯塔基大學Sherali Zeadally教授等、美國賓夕法尼亞州立大學Syed S. Rizvi教授等人，項目負責人申請國家發明專利1項、撰寫教材1部。 項目整體研究達到國內領先、國際先進水平，部分研究成果在國際上形成了較強影響力。項目負責人付紹靜博士應邀擔任國際期刊《Journal of basic and applied science》、《Journal of Modelling and Simulation》編輯, 擔任湖南省計算數學與套用軟體學會理事、2017網路空間安全青年科學家論壇主席、中國計算機學會YOCSEF長沙副主席、CTCIS2017組織委員主席、2018長沙“區塊鏈前沿技術及創新套用”論壇主席，擔任CCDS2016、CCDS2017、CTCIS2018、IEEE HotICN 2018區塊鏈分會、ICCCS 2018 SPNCE2019、BSCI2019等十多個著名國際/國內會議PC。課題組目前正在和信息保障技術實驗室進行項目成果