一种基于混沌系统的ZUC动态S盒构造及应用方案

作者：韩妍妍; 何彦茹; 刘培鹤; 张铎; 王志强^*; 何文才

来源：计算机研究与发展, 2020, 57(10): 2147-2157.

• ZUC算法
• S盒
• 混沌映射
• Arnold置乱
• 算法安全

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.

• 单位
  国家信息中心; 北京电子科技学院