基于Feistel-NFSR结构的16比特S盒设计方法

作     者：武小年 豆道饶 韦永壮 张润莲 李灵琛 WU Xiao-Nian;DOU Dao-Rao;WEI Yong-Zhuang;ZHANG Run-Lian;LI Ling-Chen

作者机构：桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室桂林540014 

出 版 物：《密码学报》 (Journal of Cryptologic Research)

年 卷 期：2023年第10卷第1期

页      面：146-154页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：部分受国家自然科学基金(62062026,61872103) 广西创新研究团队项目(2019GXNSFGA245004) 广西青年创新人才科研专项(桂科AD20238082)支持。 

主　　题：S盒 Feistel结构 NFSR 仿射等价 GPU 

摘      要：为构造具有强安全性的16比特密码S盒,将Feistel结构和NFSR相结合,设计一种4轮的平衡二分支Feistel-NFSR新结构,任意选取4个AES算法S盒仿射等价获得的8比特S盒作为轮函数,增加结构的可变性;设计2个NFSR组件提高结构的扩散效果;并通过遍历搜索16比特S盒.基于GPU技术实现对16比特S盒的非线性度、差分均匀度的并行计算,提高对所构造S盒的性质的评估效率.测试结果表明,新构造的16比特S盒满足双射性且代数次数达到最优15,非线性度最高为31986,差分均匀度最低为18,信噪比最低为146.423,具有较好的抵御数学攻击和差分能量攻击的能力.