计算机科学与探索

作者：武小年, 舒瑞, 豆道饶, 张润莲, 韦永壮

单位：桂林电子科技大学 广西密码学与信息安全重点实验室，广西 桂林 541004

关键词：S盒,Lai-Massey结构,非线性反馈移位寄存器（NFSR）,差分均匀度

S盒是分组密码算法的重要部件，为密码算法提供非线性变换，S盒的安全强度在一定程度上决定着密码算法的安全强度。为构造具有优良密码学性质的16比特S盒，设计一种以Lai-Massey结构和非线性反馈移位寄存器（NFSR）组件相结合的L-M-NFSR新结构。该结构以与高级加密标准（AES）算法S盒仿射等价的8比特S盒作为新结构的轮函数，减少设计的复杂性并提高结构的可变性；左右分支各增加一个迭代少量拍数即可符合严格雪崩特性的NFSR组件用于提高结构的扩散性；通过3轮迭代和遍历生成16比特S盒。进一步地，基于该结构，以AES算法S盒仿射等价新生成的8比特S盒替换轮函数中的8比特S盒，可方便地生成大量新的16比特密码S盒。为提高对所构造16比特S盒性质的评估效率，采用图形处理器（GPU）进行并行计算，测试结果表明，所生成的16比特S盒具有较优的密码学性质，均满足双射性，代数次数为15，非线性度最优为31 992，差分均匀度最低为18，信噪比最低为146.712，具有较好地抵御数学攻击和差分功耗分析的安全性。

来源：2023年第10期

《计算机科学与探索》期刊编辑部

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