计算机科学与探索

作者：武小年, 吴庭, 黄昭文, 张润莲

单位：桂林电子科技大学 计算机与信息安全学院，广西 桂林 541004

关键词：S盒,混沌映射,差分均匀度,非线性度,线性度

基金：国家自然科学基金（62062026）；广西重点研发计划（桂科AB23026131）；广西研究生教育创新计划项目（YCSW2024347）。

S盒是分组密码算法的唯一非线性部件，其优劣决定了密码算法的安全强度。为高效构造密码学性质优良且稳定的S盒，提出一种基于复合混沌系统的8比特S盒构造及优化方法。通过扩展tent混沌映射的值域给出扩展的tent映射，并与扩展的logistic映射结合构造了一个具有优秀混沌特性的复合混沌系统；在迭代50次消除混沌系统暂态效应后，利用复合混沌系统产生随机序列构造初始8比特S盒；进一步地，针对密码学性质较差的初始S盒，设计一个用于权衡S盒差分均匀度和线性度的优化目标约束函数，分别根据S盒的差分分布和线性分布情况，搜索使得S盒差分分布和线性分布更均匀的数据进行迭代优化，尽可能地降低S盒的差分均匀度和线性度，提高S盒抵抗差分分析和线性分析的能力。实验测试结果表明，该方法能够对所有密码学性质较差的初始S盒进行性质优化提升，优化后的差分均匀度可以达到8，非线性度达到102；该方法的优化速度快，最少仅需要33次迭代就可以完成优化。

来源：2025年第4期

《计算机科学与探索》期刊编辑部

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