[發明專利]密碼S盒評估方法

有效

• 申請號: 201611265264.5
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106788979B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 韋永壯;趙穎;葉濤;史佳利;丁勇
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06;G06F21/60
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 楊雪梅

1.密碼S盒評估方法，包括全排列產生模塊、隨機數產生模塊、局部線性檢測模塊、局部二次檢測模塊，其特征在于，評估方法包括如下步驟：

S1：利用全排列產生模塊產生一組數的全排列，該模塊輸出為一個8維的數組，將其定義為 [1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8]的排列C；

S2：利用隨機數產生模塊產生3組，每組60個隨機數，并且這三組隨機數在相同的位置的值是不能相同的，該模塊的輸出為三個60維的數組，將其定義為A1，A2，A3；

S3：將數組A1，A2和排列C輸入到局部線性檢測模塊；

S3.1：在這個模塊中，首先，對于密碼S盒的輸入X，先固定X[C[1]]為0，將X[C[2]] ，X[C[3]] ，X[C[4]] ，X[C[5]] ，X[C[6]] ，X[C[7]] ，X[C[8]]賦值為A1[1]中對應的十進制數的二進制形式，得到了一個密碼S盒的輸出Out1；

S3.2：再將X[C[2]]，X[C[3]]，X[C[4]]，X[C[5]]，X[C[6]]，X[C[7]]，X[C[8]]，賦值為A2[1]中對應的十進制數的二進制形式，得到了另一個密碼S盒的輸出Out2；

S3.3：將X[C[2]]，X[C[3]]，X[C[4]]，X[C[5]]，X[C[6]]，X[C[7]]，X[C[8]]賦值為 A1[1]與A2[1]的二進制異或后的值，得到的密碼S盒的輸出為Out3；

S3.4：最后，將X[C[2]]，X[C[3]]，X[C[4]]，X[C[5]]，X[C[6]]，X[C[7]]，X[C[8]]賦值為全零，得到密碼S盒的一個輸出Out4，并利用公式f(x1+x2)＝f(x1)+f(x2)+f(0)判斷密碼S盒的每一位的輸出是否都是滿足上面的關系，即Out3[i]＝Out1[i]+Out2[i]+Out4[i]，1<＝i<＝8；

S3.5：按照S3.1，S3.2，S3.3，S3.4，再將A1[2]-A1[60]以及A2[2]-A2[60]分別帶入到X[C[2]]，X[C[3]]，X[C[4]]，X[C[5]]，X[C[6]]，X[C[7]]，X[C[8]]，如果輸出都是滿足上面的關系，將C2[1]加1；

S3.6：之后再固定X[C[1]]為1，并按照S3.1，S3.2，S3.3，S3.4，S3.5，判斷此時得到的表達式是否滿足線性關系，如果是滿足的，將C2[1]加1；

S3.7：擴大固定的位數i，按照S3.1，S3.2，S3.3，S3.4，S3.5，S3.6，判斷此時得到的表達式是否是滿足線性關系，如果是滿足的，將C2[i]加1；

S3.8：當固定的位數i從1-7跑完后，得到了一個數組C2后，設置一個數組C3，令C3[i]＝C2[i]-2C2 [i-1]，如果i<7，C3[i]至少有一個不為0，將C，C2輸出，此時得到的C3[i]的值才是固定i位后，得到的線性關系的個數；得到的C3[i]為按照C的順序固定i位后得到的線性關系的個數；

S4：如果i<7，C3[i]＝0則表示沒有通過局部線性檢測，此時，將數組A1，A2，A3和排列C輸入到局部二次檢測模塊；

S4.1：在這個模塊中，首先，對于密碼S盒的輸入X，先固定X[C[1]]為0，將X[C[2]]，X[C[3]]，X[C[4]]，X[C[5]]，X[C[6]]，X[C[7]]，X[C[8]]分別賦值為A1[1]，A2[1]，A3[1]中 對應的十進制數的二進制形式，得到了一個密碼S盒的輸出分別為Out1，Out2，Out3；

S4.2：將X[C[2]]，X[C[3]]，X[C[4]]，X[C[5]]，X[C[6]]，X[C[7]]，X[C[8]]賦值為全零，得到密碼S盒的一個輸出Out4；

S4.3：最后，將A1[1]^A2[1]、A1[1]^A3[1]、A2[1]^A3[1]、A1[1]^A2[1]^A3[1]對應的二進制的形式分別賦值到X[C[2]]，X[C[3]]，X[C[4]]，X[C[5]]，X[C[6]]，X[C[7]]，X[C[8]]，得到對應的密碼S盒的輸出分別為Out5，Out6，Out7，Out8；并利用公式

f(x1+x2+x3)=f(x1+x2)+f(x1+x3)+f(x2+x3)+f(x1)+f(x2)+f(x3)+f(0)Out8[i]=Out1[i]+Out2[i]+Out3[i]+Out4[i]+Out5[i]+Out6[i]+Out7[i]，1<＝i<＝8，判斷密碼S盒的每一位的輸出是否都是滿足上面的關系；

S4.4：按照S4.1，S4.2，S4.3，再將A1[2]-A1[60]以及A2[2]-A2[60]分別帶入到X[C[2]]，X[C[3]]，X[C[4]]，X[C[5]]，X[C[6]]，X[C[7]]，X[C[8]]，如果輸出都是滿足上面的關系，將D2[1]加1；

S4.5：之后再固定X[C[1]]為1，并按照S4.1，S4.2，S4.3，S4.4，判斷此時得到的表達式是否滿足二次關系，如果是滿足的，將D2[1]加1；

S4.6：擴大固定的位數i，并按照S4.1，S4.2，S4.3，S4.4，S4.5，判斷此時得到的表達式是否是滿足二次關系，如果是滿足的，將D2[i]加1；

S4.7：最后，當固定的位數i從1-7跑完后，得到了一個數組D2，如果D2[i]，i<6，至少有一個不為零，將C，D2輸出，得到的D2[i]為按照C的順序固定i位后得到的二次關系的個數；

S5：根據局部線性檢測模塊的輸出和局部二次檢測模塊的輸出，對S盒進行評估，如果對于局部線性檢測模塊的輸出C2中存儲的數的和與2^n-1相差較少，說明S盒的代數結構較好；如果局部線性檢測模塊的輸出C2中存儲的數的和與2^n-1相差較大，說明S盒的代數結構較差，其中n為S盒的位數；對于局部二次檢測模塊的輸出D2，當n=8時，如果D2[i]的值較大，而i的值較小， i=4或5，說明S盒的代數結構較差；如果D2[i]的值較大，但是i的值也較大，i=6，說明S盒的代數結構較好。