S盒優(yōu)化算法設(shè)計(jì).pdf

1、現(xiàn)代分組密碼的研究始于20世紀(jì)70年代中期，至今已有30余年歷史，這期間人們?cè)谶@一研究領(lǐng)域已經(jīng)取得了豐碩的研究成果。分組密碼的設(shè)計(jì)與分析是兩個(gè)既相互對(duì)立又相互依存的研究方向，正是由于這種對(duì)立促進(jìn)了分組密碼的飛速發(fā)展。而S盒是許多分組密碼算法中的唯一非線性部件，它的密碼強(qiáng)度決定了整個(gè)分組密碼算法的安全強(qiáng)度，因此，設(shè)計(jì)S盒就成了設(shè)計(jì)分組密碼算法的核心任務(wù)。 并行與分布計(jì)算技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算的重要技術(shù)途徑。高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)

2、研究、工程技術(shù)開發(fā)和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵支撐技術(shù)。圍繞著并行與分布計(jì)算在S盒的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，本論文主要研究了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。 1、首先對(duì)DES、AES等算法中的S盒的構(gòu)造機(jī)制進(jìn)行回顧，同時(shí)分析各算法中S盒的密碼性能并介紹一些常用的密碼分析方法，接著介紹了幾種不同輸入輸出的S盒的構(gòu)造方法。 2、本文提出了基于主從式并行遺傳算法的S盒優(yōu)化算法。針對(duì)傳統(tǒng)遺傳算法優(yōu)化高階S盒中適應(yīng)度評(píng)價(jià)值計(jì)算量相對(duì)大的問題，利用C+MPI并

3、行編程環(huán)境結(jié)合主從式并行遺傳算法框架來改進(jìn)傳統(tǒng)串行遺傳算法。利用遺傳算法構(gòu)造S盒屬于隨機(jī)構(gòu)造方法(亦可稱為S盒的演化設(shè)計(jì))。遺傳算法的基本思想是基于Darwin進(jìn)化論和Mendel的遺傳學(xué)說的。Darwin進(jìn)化論最重要的是適者生存原理。Mendel遺傳學(xué)說最重要的是基因遺傳原理。經(jīng)過存優(yōu)去劣的自然淘汰，適應(yīng)性高的基因結(jié)構(gòu)得以保存下來?；诓⑿兴惴ǖ膶?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，運(yùn)用此算法在優(yōu)化6階、8階的雙射S盒時(shí)，只有在優(yōu)化8階的情況下能得到更好的加