S盒優(yōu)化算法設(shè)計.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，這期間人們在這一研究領(lǐng)域已經(jīng)取得了豐碩的研究成果。分組密碼的設(shè)計與分析是兩個既相互對立又相互依存的研究方向，正是由于這種對立促進(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)度決定了整個分組密碼算法的安全強(qiáng)度，因此，設(shè)計S盒就成了設(shè)計分組密碼算法的核心任務(wù)。 并行與分布計算技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高性能計算的重要技術(shù)途徑。高性能計算機(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算在S盒的設(shè)計中的應(yīng)用，本論文主要研究了以下幾個方面的內(nèi)容。 1、首先對DES、AES等算法中的S盒的構(gòu)造機(jī)制進(jìn)行回顧，同時分析各算法中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。針對傳統(tǒng)遺傳算法優(yōu)化高階S盒中適應(yīng)度評價值計算量相對大的問題，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)。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，只有在優(yōu)化8階的情況下能得到更好的加