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申请/专利权人：桂林电子科技大学

摘要：本发明公开了一种基于Lai‑Massey和NFSR（L‑M‑NFSR）结构构造16比特S盒的方法，利用仿射等价，选取AES算法S盒作为样本构造样本集；利用8级非线性反馈移位寄存器，通过设计迭代较少拍数即可达到严格雪崩特性的NFSR结构，与Lai‑Massey结构相结合，以8比特S盒作为样本，并将8比特S盒作为Lai‑Massey结构中的轮函数，增强结构的可变性，简化了结构设计，且易于实现。本发明方法构造出具有强密码学性质的16比特S盒，为分组密码算法提供安全的非线性变换支持。

主权项：1.一种基于L-M-NFSR结构的16比特S盒构造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1构造8比特S盒样本集；利用仿射等价，选取AES算法S盒作为样本构造样本集；2构造符合严格雪崩特性的NFSR组件；利用8级非线性反馈移位寄存器，构造两个符合严格雪崩特性的NFSR组件，为所构造的16比特S盒提供完全扩散性支持；3构造基于L-M-NFSR的16比特S盒结构；将构造的NFSR组件与Lai-Massey结构相结合，并基于构造的8比特密码S盒样本集，进行多轮迭代，进行计算并输出，构造16比特的密码S盒，具体步骤如下：3.1以Lai-Massey结构为基础构造16比特S盒，以3个8比特S盒作为轮函数，以2个步骤2构建的NFSR结构作为增强扩散作用的组件；3.2确定组合结构轮数：Lai-Massey结构在3轮时即可达到一定的安全性，在此将新结构的迭代轮数设定为3轮；3.3确定输入输出：Lai-Massey结构是一个左右两分支的平衡结构，因此其左分支和右分支的输入输出都为8比特，其中初始的左、右分支的输入分别定义为：最终的左、右分支的输出分别定义为：3.4用8比特S盒替换轮函数：使用所选择的8比特S盒代替传统Lai-Massey结构的轮函数，3轮结构使用了3个8比特S盒，分别被标识为：S0、S1、S2；这3个S盒分别取自步骤1采用仿射等价所构造的8比特S盒样本集，令轮函数的输出即每个S盒输出表示为：3.5基于NFSR结构进行扩散：将构建的NFSR1和NFSR2分别放置于每一轮Lai-Massey结构左、右两个分支的输出处，NFSR1和NFSR2在结构第一轮中的计算结果分别以A1和B1表示，在结构第二轮计算中的结果分别以A2和B2表示；3.6整体结构的输出：基于L-M-NFSR结构及计算方法，新结构的最终输出表达式为： 4遍历搜索16比特S盒；基于构造的新结构，通过对8比特S盒样本集和左右分支在8比特二元域上进行全遍历，构造出大量的16比特S盒；5S盒筛选；对构造出的16比特S盒进行测试，筛选出密码性质较好的16比特密码S盒。

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百度查询： 桂林电子科技大学 一种基于L-M-NFSR结构的16比特S盒构造方法