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向量Bent函数的进一步研究

2023-03-08李泽耀卓泽朋

关键词:构造方法淮北布尔

李泽耀,卓泽朋

(淮北师范大学 数学科学学院,安徽 淮北 235000)

0 引言

(n,m)函数在分组密码中扮演一个非常重要的角色[1]。当不指定数字n和m的值时,(n,m)函数也称作向量布尔函数、多输出布尔函数或S盒。在对对称密码进行设计和分析时,(n,m)函数和布尔函数相比有着更广泛的应用[2]。为抵抗线性密码攻击[3],密码算法中使用的(n,m)函数需要有尽可能大的非线性度。因此高非线性度是构造(n,m)函数时最基本和最重要的目标之一。具有最大非线性度的(n,m)函数称为向量Bent 函数,也称作(n,m)Bent 函数或多输出Bent 函数[4],(n,m)Bent 函数是一类完美非线性函数。关于(n,m)Bent 函数的构造方法目前不多,已知的构造有基于M-M 和PS Bent 函数上构造的(n,m)Bent函数[5],学者们后来改进这种构造方法,使得到的(n,m)Bent 函数达到最大的代数次数,而在二次构造上研究者们提出M-M类构造、直和构造和非直和构造[6]。Carlet等[7-9]提出和总结(n,m)Bent函数的一些基本构造,并提出一些新的(n,m)Bent函数的二次构造方法。最近几年国内外学者在(n,m)Bent函数的研究上取得许多进展,Zhou等[10]给出一种利用迹函数构造(n,m)Bent函数的方法,Zheng等[11]得出通过二阶导数来构造(n,m)Bent的方法,Lapierre等[12]得到DILLON类(n,m)Bent函数的不存在结果。

本文在Carlet给出的Bent函数的一种经典非直和二次构造[9]的基础上给出(n,m)Bent函数的一种非直和二次构造,然后通过级联构造法构造2类(n+2,m)Bent函数。这3类全新的向量Bent函数作为一种完全非线性函数,在密码加密中可以很好抵抗线性攻击,因此具有良好的应用前景。其中后2类构造二次构造首次将级联构造法应用于向量布尔函数的构造中,有进一步推广的潜力。

1 预备知识

2 (n,m)Bent函数的构造

3 结论

本文在已有的Bent 函数的研究基础上,将单输出的Bent 函数的二次构造推广到(n,m)Bent 函数上。通过分析(n,m)Bent函数的Walsh谱的性质,给出1类非直和间接构造的(n,m)Bent函数。接着通过级联构造法用多个已有的(n,m)Bent 函数构造出两类特殊的(n,m)Bent 函数。由此可以看出,级联构造法在(n,m)Bent 函数的构造上也有很好的应用。参考级联构造法在构造Bent 函数时的许多应用,其在构造(n,m)Bent函数上应用显然不止于此,值得进一步挖掘。

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