一种基于混沌系统的ZUC动态S盒构造及应用方案

摘要：

S盒作为ZUC算法中的唯一非线性部件,其安全强度对整个算法的安全性起着至关重要的作用.混沌系统因其具有良好的随机性和高初值敏感性被广泛应用于S盒设计中.目前,基于混沌思想构造S盒的方案大多采用单一的混沌映射且存在不能动态生成S盒等问题.针对该问题,提出了一种基于混沌系统的ZUC动态S盒构造方案.首先,通过对2个经典混沌系统的复合映射进行迭代操作,并将置乱思想引入S盒设计中,对产生的序列进行Arnold映射,不仅增加了S盒的非线性特性,而且可以实现动态生成S盒.其次,使用所构造的S盒替换ZUC算法中的固定S盒,并将其应用到资源受限的物联网设备中对感知层数据进行加密.最后,通过大量实验,验证所设计的混沌系统产生的S盒安全性更高,在ZUC等轻量级密码算法中具有很好的应用前景.

关键词：ZUC算法、S盒、混沌映射、Arnold置乱、算法安全

所属期刊栏目：57

分类号：TP309.7(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家重点研发计划项目2017YFB0801803

在线出版日期：2020-11-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2147-2157