范明慧，仰枫帆

(南京航空航天大学 电子信息工程学院，江苏 南京 210016)



分组密码中基于混沌映射的动态S盒构造

范明慧，仰枫帆

(南京航空航天大学 电子信息工程学院，江苏 南京 210016)

摘要S盒是分组密码算法的唯一非线性部件，为了产生更加安全的动态S盒，提出了一种基于Logistic混沌映射和Tent混沌映射构造动态S盒的方法。在Logistic混沌映射的初值敏感性的基础上，生成的动态S盒是与密钥相关的。对S盒的双射性、非线性度、严格雪崩准则、输出比特间独立性、均匀差分性和灵敏度进行了测试和分析。各项理论分析和实验结果表明，该算法产生的动态S盒能够较好地符合各项设计准则，可以满足密码算法的安全性。

关键词S盒；混沌映射；分组密码；信息安全

A Method to Construct Dynamic S-box Based on Chaotic Map in Block Cipher

FAN Ming-hui,YANG Feng-fan

(CollegeofElectronicandInformationEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,NanjingJiangsu210016,China)

AbstractS-box is the only nonlinear component for block cipher algorithm.To generate more secure dynamic S-box,a method is proposed to construct S-box dynamically by two chaotic maps(Logistic and Tent chaotic maps).On the basis of the sensitivity to initial condition of Logistic chaotic map,the generated dynamic S-box is key dependent.Then the performance indices of S-box are summarized.Six properties,such as bijective property,nonlinearity,strict avalanche criterion,output bits independence criterion,equiprobable input/output XOR distribution and sensitivity,are tested and analyzed.Simulation tests show that the criterion for designing good S-box can be met approximately.The S-box can satisfy the security of the cryptography.

Key wordsS-box;chaotic map;block cipher;information security

0引言

在分组密码中，S盒为分组密码算法提供了混乱的作用，是分组密码设计的关键。近年来的研究表明，由于混沌理论系统具有很好的安全特性，如对初值和参数的敏感性、类随机性等特点，利用混沌映射构造的S盒取代传统S盒成为主流。

2001年，Jakimosk和Kocarev[1]首次提出了利用混沌映射构造出S盒的方法。该方法给出了一种基于离散化Logistic映射的混沌S盒。但是文献[1]仅仅分析了S盒的非线性度和差分均匀度。2009年，文献[2]中提出了一种新的基于连续混沌映射的动态S盒。由于混沌映射是连续的，因此需要进行离散采样。

本文提出一种新的基于离散混沌映射的算法构造动态S盒。以密钥作为Logistic映射的初值生成初始S盒，再以Tent映射生成的整数对对S盒进行置乱。……