计算机应用研究

作者：程月单,韦永壮,叶涛,

单位：桂林电子科技大学a.广西无线宽带通信与信号处理重点实验室;b.广西密码学与信息安全重点实验室;c.广西高校云计算与复杂系统重点实验室,广西桂林541004；

关键词：4bitS盒,轻量级密码算法,代数关系,非线性方程,

基金：国家自然科学基金资助项目(61572148,61872103)；广西研究生教育创新计划资助项目(YCBZ2018051)；桂林电子科技大学研究生优秀学位论文培育资助项目(16YJPYSS12)；桂林电子科技大学研究生教育创新计划资助项目(2018YJCX45)；；

随着4 bit S盒在轻量级密码算法中的广泛应用，如何捕获这些4 bit S盒输入及输出的代数关系成为了目前的研究热点之一。根据S盒的输入及输出关系，提出了n bit S盒的非线性回路代数关系的通用求解算法。针对4 bit S盒设计了高效的非线性回路代数关系求解算法，并对国际公认的16类最优4 bit S盒及多个著名的轻量级密码算法中的S盒进行了测试分析。同时，还对上述轻量级密码算法中S盒所属等价类进行了检测。研究结果表明：16类S盒代表元中只有3类不存在二次回路代数关系；同属等价类S盒可能会有不同的二次回路代数关系；MANTIS、PRIDE、Marvin等轻量级算法的S盒存在多个二次回路代数关系。即这些包含低次回路代数关系的S盒存在潜在的安全缺陷。

来源：2020年第3期

《计算机应用研究》期刊编辑部

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