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S-盒的Lyapunov指数研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2012.10.10
  • 页码:138-144
  • 分类:O415.5[理学—理论物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]北京科技大学数理学院,北京100083, [2]中国科学院软件研究所,北京100190
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61074192,60833008)资助的课题.
  • 相关项目:几类复杂网络的若干广义同步理论及部分应用研究
中文摘要:

在密码算法的设计中,S-盒有着信息混淆的重要功能.传统的S.盒的密码学指标一般包括线性偏差、差分特征、代数免疫度、不动点个数、雪崩效应等.2006年,Kocarev给出了有限集合上的离散混沌理论.本文借鉴该理论,在汉明距离的基础上给出了S-盒的Lyapunov指数的定义,利用该定义计算了几个密码算法中的S-盒的Lyapunov指数值,并进行了比较.证明了在欧氏距离上定义的Lyapunov指数最大的映射,按本文提出的S-盒的Lyapunov指数的定义其Lyapunov指数为0;讨论了S.盒的Lyapunov指数与S。盒的雪崩效应之间的关系,该关系实际上是混沌理论中的蝴蝶效应与密码学中的雪崩效应之间的关系.本文提出的S-盒的Lyapunov指数的定义可视为对传统的S.盒的密码学指标的补充.

英文摘要:

In the design of cryptographic algorithms, S-boxes provide the cryptosystems with the information confusion function. The traditional cryptography indexes of the S-boxes generally include linear deviation, differential characteristics, algebraic immunity, fixed point mumber, snowslide effect, and so on. In 2006, Kocarev et al. (Kocarev L, Szczepanski J, Amigo J M and Tomovski I 2006 IEEE Transactions on Circuits and Systems-I: regular papers 53 6 1300) set up a discrete chaos theory based on the finite set. In light of the theory in this paper, we introduce the definition of the Lyapunov exponent with Hamming distance, calculate and compare the Lyapunov exponent values of the S-boxes in several cryptographic algorithms. In this paper we prove that a map defined on the Euclidean distance has a maximal Lyapunov exponent value of 0. In this paper it is shown that the relationship between the Lyapunov exponent and the snowslide effect of the S-box is the relationship between the butterfly effect in chaos theory and the snowslide effect in cryptography. The definition of the Lyapunov exponent of the proposed S-boxes may be complementary to the traditional cryptography indexes of the S-box.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876