几类流密码基本部件的设计与分析

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1、107010809310023学校代码学号TN918.1密级公开分类号西安电子科技大学博士学位论文几类流密码基本部件的设计与分析作者姓名：赵永斌一级学科：军队指挥学二级学科：密码学学科门类：军事学博士指导教师姓名、职称：胡予濮教授提交日期：2014年9月DesignandAnalysisonSeveralPrimitiveComponentsinStreamCiphersAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoft

2、herequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyByZhaoYongbinCryptographySupervisor:Prof.HuYupuApril2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育

3、机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结

4、合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要流密码具有结构简洁、加密速度快、错误传播有限等特点，广泛用于高速数据传输与加密。基于硬件的流密码更因低功耗特性，在资源受限环境下发挥着无可替代的作用。本文对流密码的几类基本部件：线性反馈移位寄存器、非线性反馈移位寄存器和布尔函数进行了研究和分析，取得以下主要成果：（1）通过分析线性反馈移位寄存器延迟序列和初始状态间的关系

5、，给出了能够完全抵抗能量攻击所需触发器数目的下界。提出了一种线性反馈移位寄存器设计方案，在抵抗线性反馈移位寄存器能量攻击时，附加触发器的个数至多为5个，有效降低了线性反馈移位寄存器的附加功耗。（2）针对基于非线性反馈移位寄存器和布尔函数的流密码算法，通过分析输出布尔函数和非线性反馈移位寄存器反馈函数的Walsh谱值，提出了一种基于Walsh谱的非线性部件的密码分析方法。在分析平衡性、非线性度、相关免疫度等密码学指标基础上，查找影响函数密码学性质的关键Walsh谱值点，对存在问题的谱值点进行函数值

6、分析，判断算法是否符合安全性要求。最后利用该方法对流密码Grainv1进行了分析，通过Walsh谱分布指出了算法中存在的安全隐患。nn（3）重点研究了定义在Z上的4值广义Bent函数。给出了一种Z上4值Bent22函数的构造方法，该方法主要用于生成奇数个变元的广义Bent函数。然后，通过布尔置换，给出了奇变元广义Bent函数的具体实现方法。（4）通过分析Bent函数的函数值和游程特性，提出了一种基于真值表的Bent函数搜索算法，与其他搜索算法相比，该方法具有较低的存储复杂度，易于使用并行计算实现

7、等特点。关键词：流密码，线性反馈移位寄存器,非线性反馈移位寄存器，布尔函数，能量分析论文类型：应用基础研究类I西安电子科技大学博士学位论文IIABSTRACTABSTRACTHavingadvantagesofsimplestructureandhardware,fastencryptionspeedandlimitederrorpropagation,streamcipheriswidelyusedasanencryptioninhigh-speeddatatransmission.Hardw

8、are-basedstreamciphersaresuitableforconstrainedenvironmentsbecauseofitsmuchlowerpowerconsumptionthantheotherciphers.Thisdissertationfocusesontheprimitivecomponentsofstreamciphers:linearfeedbackshiftregisters,nonlinearfeedbackshiftregistersandBooleanf