Random Bit Generator Mechanism Based on Elliptic Curves and Secure Hash Function
伪随机比特发生器（PRBG）可以利用一些困难的数论问题，如离散对数问题（DLP）的优势。这种类型的生成器将具有良好的随机性和不可预测性，因为很难找到一个简单的解决方案，有关的数学困境。哈希函数反过来在许多加密任务中发挥着显着的作用，以实现各种安全优势。本文提出了一种基于椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）和散列导函数的伪随机比特发生器机制。加密散列函数用于需要各种安全强度的消费应用程序。在一个好的散列函数中，找到可以映射到任何预先指定的输出的任何输入都被认为是计算上不可行的。所得到的伪随机比特经NIST统计检验，也符合最新标准。利用所得到的伪随机比特对一幅$256 \times 256$灰度图像进行加密，并对加密图像进行必要的分析，以证明其安全性。
2020-02-21 cs.CR
AMAZE: Accelerated MiMC Hardware Architecture for Zero-Knowledge Applications on the Edge
本工作提出AMAZE，一个高度硬件优化的开源框架，用于在资源受限的边缘设备上高效实现ZK友好的MiMC哈希函数，比标准CPU实现快超过13倍，并支持自定义ZKP应用。
2024-11-10 cs.AR cs.CR
Hash Functions and Benchmarks for Resource Constrained Passive Devices: A Preliminary Study
最近，我们见证了间歇供电计算设备的出现，一个早期的例子是英特尔WISP（无线识别和传感平台）。我们如何设计基本的安全服务，以实现相互认证，保密性和保护收集，存储和传输的信息的隐私，并建立从这些设备中获取的测量结果的准确性仍然是一个开放的挑战;特别是对于无电池和间歇供电的设备。虽然密码社区已经显著地进步了用于低成本和功率高效的硬件实现的轻量级（在面积开销方面）安全基元，但是用于资源受限设备的安全基元的轻量级软件实现较少被研究。特别是，为间歇供电的计算设备提供安全性的问题是未探索的。在本文中，我们阐述了一类新兴的间歇供电和能源受限的计算物联网设备为工程安全解决方案带来的独特挑战。我们专注于一个基本的散列原语的建设和评估-现有的加密散列函数和非加密散列函数建立在轻量级块密码。我们提供了一个低功耗和资源有限的计算设备上的8个原语的软件实现基准，并概述了这些原语的执行模型下间歇供电。
2019-02-08 cs.CR
Generalized Triangular Dynamical System: An Algebraic System for Constructing Cryptographic Permutations over Finite Fields
本文提出广义三角多项式动力系统(GTDS)代数框架，用于在有限域上系统地构建对称密钥迭代置换，能统一描述SPN、Feistel、Lai-Massey及Griffin等设计策略，并提供了差分均匀性和相关性的上限分析。
2023-05-28 cs.CR
Architecture of Network Camera Photo Authentication Scheme using Steganography Approach
完整性保护过程的目的不仅是保证发送消息的安全，而且要保证在发送消息的过程中原始消息不被修改。在本文中，提出了一种新的建议模型，以验证发送的消息没有被修改。所提出的模型从加密原始消息开始，并对消息应用其中一个哈希函数。该算法首先对加密信息、私钥和哈希函数的输出进行整形，然后进行离散余弦变换（DCT）、Zig-zag排序和Huffman编码，得到压缩文本，最后将压缩文本隐藏在图像中。在接收方上应用具有相反顺序的相同步骤以获得解密的消息，然后应用相同的散列函数来验证消息没有被改变。实验结果表明，该模型具有较高的完整性保护能力.
2021-10-03 cs.CR
Randomness Evaluation of a Genetic Algorithm for Image Encryption: A Signal Processing Approach
本文提出了一种用于图像保密通信的分组密码的随机性评估方法。GFHT密码是一种遗传算法，它结合了基因融合（GF）和水平基因转移（HGT），两者都是从细菌的抗生素耐药性中得到的启发。对称加密密钥由四对染色体和多层随机序列组成。加密由单个块中的主要密钥代理的GF开始，然后HGT执行混淆，其中基因是像素，染色体是行和列。从图像散列值中提取的Salt用于实现一次性密码本（OTP）方案，因此一个像素的修改生成不同的加密密钥，而不改变主密码短语或密钥。因此，实现了99%的极端雪崩效应。基于随机矩阵理论、功率谱密度、雪崩效应、二维自相关、像素随机性检验和卡方假设检验的随机性评价表明，加密图像具有均匀白噪声的统计特性，实验结果验证了理论模型的正确性。与混沌遗传密码的性能比较表明了GFHT算法的优越性。
2020-08-09 cs.CR cs.NE
Problems and solutions of the Fourth International Students' Olympiad in Cryptography NSUCRYPTO
介绍了2017年第四届国际学生密码学奥林匹克竞赛的数学问题及其解法。我们考虑的问题有关的密码和哈希函数的攻击，加密布尔函数，线性分支数，加法链，纠错码等，我们讨论了几个开放的问题，加密函数的代数结构，有用的工作量证明算法，布尔隐藏移位问题和量子计算。
2018-09-19 cs.CR
Reconstructing the Nonlinear Filter Function of LILI-128 Stream Cipher Based on Complexity
在本文中，我们使用MATLAB在IBM笔记本PC上重构了LILI-128流密码的非线性滤波函数。我们的重建大约需要2^12~2^13，攻击消耗5825.016秒（使用MATLAB的tic和toc语句）或5825.016/3600= 1.6181小时。基于复杂度、相空间重构、聚类和非线性预测，得到了Lili-128的非线性滤波函数fd的表达式，从线性项到非线性项共46项。利用Lili-128流密码的实现参考模块，通过模拟Lili-128密钥流生成器的概况，验证了重构结果的正确性，并且两种方法在相同的初始状态下产生相同的同步密钥流序列，从而证明了LILI-128流密码的非线性滤波函数的重构是成功的。
2007-04-19 cs.CR
Imprimitive permutations groups generated by the round functions of key-alternating block ciphers and truncated differential cryptanalysis
我们回答了帕特森的一个问题，表明所有的块系统的密钥交替分组密码的轮函数所产生的组的线性子空间的平移。根据Paterson和Shamir的评论，我们展示了截断差分密码分析的一个连接。我们还给出了一个条件，保证由轮函数的密钥交替分组密码所产生的组是原始的。这尤其适用于AES。
2006-06-12 cs.CR math.GR
Integral Cryptanalysis of the Block Cipher E2
分组密码E2是由日本电报电话公司设计并提交的第一轮高级加密标准候选者。该算法采用Feistel结构作为全局结构，轮函数采用两层替换置换网络结构，第一轮前采用初始变换IT函数，最后一轮后采用最终变换FT函数。设计原则影响了几个最近的分组密码，包括Camellia，ISO/IEC标准密码。本文利用积分密码分析方法，研究了同时考虑IT和FT函数的对缩减轮E2-128/192的密钥恢复攻击。本文首先改进了零相关线性逼近与积分算子之间的关系，然后在6轮E2上由零相关线性逼近导出了一些积分算子。此外，我们应用这些积分分解器来分解6轮E2-128，具有2^{120}个已知明文（KPs）、2^{115.4}个分解和2^{28}字节存储器。此外，对7轮E2-192的攻击需要2^{120} KPs，2^{167.2}次攻击和2^{60}字节存储器。
2014-06-17 cs.CR
Key classification attack on block ciphers
本文对密钥长度大于分组长度的分组密码进行了安全性分析。当密钥长度显著大于分组长度，且密码系统的统计分布近似均匀分布时，存在多个密钥将固定输入映射到固定输出。如果一个分组密码设计得足够随机，则可以预期密钥空间可以被划分为相同的类。使用这样的密钥类，我们提出的算法将能够恢复复杂度为O（max（2 ^n，2^{k-n}），其中n是块长度和k是密钥长度的分组密码的密钥。利用KASUMI算法中函数的弱点，将该算法应用于两轮KASUMI分组密码中作为样本分组密码。
2013-05-18 cs.CR
Wreath Products in Stream Cipher Design
本文提出了一种新的流密码设计方法：伪随机数发生器的状态更新函数和输出函数都是算术运算和位逻辑运算的组合，而算术运算和位逻辑运算是现代微处理器的标准指令。此外，在加密期间，状态更新函数和输出函数都被动态地修改。此外，这些组合可能是键控的，因此攻击者唯一可用的信息是这些函数属于某个指数级大的类。证明了在较宽松的条件下，输出序列均匀分布，达到最大周期长度，具有高线性复杂度和高$\ell$ -错误线性复杂度。这类密码是灵活的：可以选择一个合适的指令组合，以获得应有的性能，而不影响输出序列的质量。最后，给出了一些证据表明，（合理设计的）这种流密码的密钥恢复问题是难以处理的似是而非的结构。
2006-02-05 cs.CR
The Nonlinear Filter Model of Stream Cipher Redivivus
University of Paris 8（巴黎第八大学）；University of Bergen（卑尔根大学）；Indian Statistical Institute（印度统计研究所）
本文针对非线性滤波模型在流密码设计中的安全性与实现效率问题，提出新的布尔函数构造方法，设计出在不同安全级别下具有高效实现的流密码方案。
2026-06-04 cs.CR
Permutation Generators Based on Unbalanced Feistel Network: Analysis of the Conditions of Pseudorandomness
分组密码是将明文转换为密文的双射函数。分组密码是密码系统中的主要组成部分，因为密码系统的安全性取决于分组密码的安全性。Feistel网络是构造分组密码最广泛使用的方法。该结构具有这样的性质，即它可以将函数变换为双射函数。但现有的Feistel网络不适合构造输入输出规模较大的分组密码。构造具有大输入输出大小的分组密码的一种方法是使用非平衡Feistel网络，该网络是先前Feistel网络的推广。目前对非平衡Feistel网络的研究还很少，以前的工作主要是针对非平衡Feistel网络的一些特殊结构。因此，以前的工作并没有提供一个理论基础，构造分组密码是安全的，有效的使用非平衡Feistel网络。在这篇论文中，我们分析了使用非平衡Feistel网络的伪随机置换生成器的最小轮数。也就是说，在将不平衡Feistel网络分类为源重结构和目标重结构之后，我们分析了使用每种结构的伪随机置换生成器的最小轮数。因此，为了利用非平衡Feistel网络构造一个安全有效的分组密码，我们应该遵循本文的结果。此外，我们提出了一种新的非平衡Feistel网络，它具有一些优点，例如它可以扩展以前的分组密码与小的输入输出大小到一个新的分组密码与大的输入输出大小。我们还分析了使用这种结构的伪随机置换生成器的最小轮数。
2017-03-24 cs.CR
A note on some algebraic trapdoors for block ciphers
我们提供了充分条件来保证基于转换的密码不容易受到基于分区的陷门的攻击。最近，Bannier等人（2016）引入了这种活板门，它概括了Paterson在1999年引入的活板门。此外，我们讨论了这样一个事实，即研究分组密码的轮函数所产生的组可能不足以保证对这些陷门的密码的安全性。
2018-05-17 cs.CR math.GR
XCRUSH: A Family of ARX Block Ciphers
XCRUSH家族的非Feistel、ARX分组密码旨在有效利用现代64位通用处理器，使用少量的加密轮，易于在软件中实现。雪崩函数每轮对每64位明文字应用一次数据相关、密钥相关的旋转，使XCRUSH在前两轮之后就可以实现几乎完全扩散的256位块。专为软件速度而设计，3轮XCRUSH在英特尔Haswell处理器上的单线程测量值约为7.3周期/字节。一个伪随机数发生器，使用雪崩函数构造，作为一个关键的调度算法。本文没有提出任何安全要求。
2016-10-25 cs.CR
On the primitivity of PRESENT and other lightweight ciphers
本文给出了两个充分条件来保证基于平移的密码的轮函数生成一个本原群。进一步，在相同的假设条件下，假设密码的一轮是强真的，由m位S盒组成，m = 3; 4或5，我们证明了这样的群是交错群.作为一个直接的后果，我们推断，一些轻量级的翻译为基础的密码，如PRESENT密码轮函数，产生交替组。
2017-06-08 cs.CR cs.IT math.GR
Singularity Cipher: A Topology-Driven Cryptographic Scheme Based on Visual Paradox and Klein Bottle Illusions
本研究提出融合拓扑变换与视觉悖论的Singularity Cipher双层密码-隐写框架，基于克莱因瓶特性实现高混淆扩散，结合视觉幻象提升抗检测性，适用于对抗环境下的安全通信等场景。
2025-07-02 cs.CR
Matrix Based Adaptive Short Block Cipher
每天有数百万张信用卡被刷，交易在世界各地进行。由于许多形式的不道德的数字活动，用户很容易受到信用卡欺诈，网络钓鱼，身份盗窃等，本文概述了一种新的块加密算法，涉及多个私钥和弹性陷门功能，确保数据安全，同时保持最佳的运行时间和空间复杂度。该方案包括一个不可抑制的陷门的基础上，一个压抑的三次函数和一个独特的密钥生成算法，使用斐波那契序列和可逆方阵，以提高安全性。本文涉及从全面的密码分析，利用系统的优势和弱点，并评论其潜在的大规模工业应用获得的数据。
2022-10-09 cs.CR
Type-Preserving Matrices and Security of Block Ciphers
我们提供了一个新的属性，称为非类型保持，混合层，保证保护免受代数攻击的基础上的不变性的组所产生的轮函数。我们的主要结果是提出了与混合层相关的二元矩阵的结构的充要条件，使它具有这种性质。然后，我们展示了几个家庭的线性映射是非保型的，包括AES，GOST和PRESENT的混合层。最后证明了以模2幂加法为密钥混合函数的SPN密码的轮函数所生成的群是本原群，如果其混合层满足这一性质。此外，我们概括了一个GOST密码的定义，使用非类型保持矩阵作为混合层，我们表明，在唯一的假设下，可逆的S盒，相应的组是原始的。
2018-11-30 cs.CR math.GR
The SAT solving method as applied to cryptographic analysis of asymmetric ciphers
可满足性问题是离散数学中最有趣的问题之一。在SAT求解器的开发中，一个好的方法是将SAT问题转化为连续搜索与CNF相关的泛函的全局最小值的问题。本文证明了泛函的特殊结构，并给出了用改进的逐次逼近法求解确定泛函驻点的非线性代数方程组的方法。本文描述了该方法的并行版本。并给出了将该方法应用于非对称密码分析中重要问题的方案，包括确定大因子分解问题中乘法器（二进制形式）的具体位数和离散对数问题中指数的具体位数。
2009-07-10 cs.CR cs.DM
Design and evaluation of chaotic iterations based keyed hash function
研究如何构建安全的哈希算法需要深入研究，因为各种现有的哈希函数，如MD5算法，最近暴露了它们的安全缺陷。同时，基于混沌理论的哈希函数也成为非线性信息安全领域的一个新兴研究方向。作为我们以前研究工作的扩展，本文提出了一种新的混沌迭代密钥哈希函数。混沌迭代既用于伪随机数发生器构造策略，又用于经典散列函数计算新的散列值。结果表明，通过这样做，它是可能的，适用于现有的哈希算法，它保留了它们的安全性，同时增加Devaney的混沌后处理。最后给出了这种后处理的安全性能分析。
2017-06-25 cs.CR
A topological chaos framework for hash functions
本文提出了一种新的生成散列函数的方法，可以使用一些数学工具进行评估。该过程是基于离散混沌迭代。首先，它是数学证明，这些离散的混沌迭代可以被认为是一个\linebreak拓扑混沌的特殊情况。然后详细介绍了基于\linebreak拓扑混沌的哈希函数生成过程。最后，它显示了如何从\linebreak拓扑混沌域来的一些工具，可以用来定量和定性地测量哈希函数的一些理想的属性。一个说明性的例子是详细的，以显示如何创建散列函数使用我们的理论研究。关键词：离散混沌迭代.拓扑混乱。散列函数
2008-11-18 cs.CR
Don't Hash Me Like That: Exposing and Mitigating Hash-Induced Unfairness in Local Differential Privacy
本文揭示了本地差分隐私中哈希函数导致的不公平问题，提出基于熵公平性约束的F-OLH变体，有效缓解了推理和投毒攻击下的脆弱性差异。
2025-06-25 cs.CR
Collision-resistant hash function based on composition of functions
加密散列函数是压缩任意数值数据块并返回固定大小的位串的确定性过程。有许多散列函数：MD5，HAVAL，SHA，...据报道，这些哈希函数不再安全。我们的工作是集中在一个新的哈希函数的基础上的组合功能的建设。该构造使用了三维列联表的NP完全性和放松哈希函数也应该是压缩函数的约束。
2011-09-19 cs.CR
Hash function based secret sharing scheme designs
秘密共享方案通过将秘密分配给多个参与者来保护秘密。利用散列函数和羊群散列技术，我们首先建立了一个完美的理想的（t+1，n）门限方案，然后将其推广到任何一般访问结构的方案。如有必要，可将这些计划进一步设置为主动或可核查。由于哈希函数的快速计算，秘密的建立和恢复是有效的。该方案是灵活的，因为使用现有的哈希函数。
2011-11-05 cs.CR
A Secure Hash Function MD-192 With Modified Message Expansion
加密散列函数在密码学中起着核心作用。在密码学中引入哈希函数来提供消息完整性和认证。MD5、SHA1和RIPEMD是最常用的消息摘要算法。最近提出的攻击众所周知的和广泛使用的散列函数激励设计新的更强的散列函数。本文提出了一种新的方法，产生192位的消息摘要，并使用了一种改进的消息扩展机制，产生更多的比特差异，在每个工作变量，使算法更安全。该散列函数是抗冲突的，并确保良好的压缩和原像抵抗性。
2010-03-07 cs.CR
The Grain Family of Stream Ciphers: an Abstraction, Strengthening of Components and New Concrete Instantiations
Indian Statistical Institute（印度统计研究所）
本文针对Grain流密码族给出形式化抽象定义，强化核心组件设计，提出覆盖80至256比特多安全级别的7个具体实例，在各安全级别下均实现了更优的密码学性质或更低的门电路开销。
2025-11-17 cs.CR
Quantum computing cryptography: Finding cryptographic Boolean functions with quantum annealing by a 2000 qubit D-wave quantum computer
布尔函数作为对称密码学的基石，设计满足多个性质的布尔函数是序列密码、分组密码和哈希函数中的一个重要问题。然而，由于空间的超指数大小$\mathcal{O}(2^{2^n})$，搜索满足全局密码约束的$n$变量布尔函数在计算上是困难的。在这里，我们介绍了一个编码的密码相关的约束在基态的伊辛哈密顿，使我们能够自然地编码在量子退火，这似乎提供了一个量子加速。此外，我们基准测试小$n$的情况下，在D波机，显示其能力的设计弯曲功能，最相关的一组密码布尔函数。我们已经用局部搜索和链修复来补充它，以提高与低连接性相关的D-Wave量子退火机性能。这项工作展示了如何将超指数密码学问题编码到量子退火器中，并为通过充分设计的芯片实现量子霸权铺平了道路。
2020-02-18 cond-mat.mes-hall cs.CR cs.ET
Adaptive Restart and CEGAR-based Solver for Inverting Cryptographic Hash Functions
SAT求解器越来越多地用于散列函数和对称加密方案的密码分析。受这种趋势的启发，我们提出了MapleCrypt，这是一个基于SAT求解器的密码分析工具，用于反转哈希函数。我们将固定目标的哈希函数求逆问题简化为布尔逻辑的可满足性问题，并使用MapleCrypt为这些目标构造原像。MapleCrypt有两个关键特性，即基于多臂强盗的自适应重启（MABR）策略和反例引导的抽象细化（CEGAR）技术。MABR技术使用强化学习在求解器运行期间自适应地在不同的重启策略之间进行选择。CEGAR技术抽象出输入哈希函数的某些步骤，用身份函数代替它们，并验证MapleCrypt构建的解决方案是否确实哈希到先前固定的目标。如果确定所产生的解是虚假的，则细化抽象，直到产生输入散列目标的正确逆。我们表明，由此产生的系统是更快的反相SHA-1哈希函数比国家的最先进的反相工具。
2016-08-16 cs.CR
HF-hash : Hash Functions Using Restricted HFE Challenge-1
专用散列函数易受各种攻击，这使得设计散列函数的任务更具挑战性。这为我们设计一种新的密码哈希函数HF-哈希提供了强大的动力。这是一个散列函数，其压缩函数是通过使用HFE挑战-1的前32个多项式（具有64个变量）并强制剩余16个变量为零来设计的。HF-hash给出256位的消息摘要，与SHA-256一样有效。它是安全的，对差分攻击提出的Chabaud和Joux以及由王等。SHA-0和SHA-1。
2009-10-05 cs.CR math.AC
Understanding the Related-Key Security of Feistel Ciphers from a Provable Perspective
我们提出了可证明的相关密钥安全性处理的模型的实际Feistel密码。详细地说，我们考虑Feistel网络与四个白化密钥$w_i(k)$（$i=0,1,2,3$）和圆形功能的形式$f(γ_i(k)\oplus X)$，其中$k$是主密钥，$w_i$和$γ_i$是有效的转换，和$f$是一个公共理想的功能或置换，对手是允许查询。我们调查的关键时间表上的条件是足够的安全性对XOR引起的相关密钥攻击$2^{n/2}$对抗查询。当密钥表是非线性的，我们证明了4轮的安全性。当只使用仿射密钥调度时，我们证明了6轮的安全性。这也意味着随机预言模型中的安全可调Feistel密码。通过打乱密钥调度，我们的模型统一了DES类结构（在密码分析社区中称为Feistel-2方案，又名密钥交替Feistel，由于Lampe和Seurin，FSE 2014）和类荧光素模型（之前由Guo和Lin分析，TCC 2015）。这使我们能够得出这两个（更常见的）模型的具体含义，并有助于理解它们的差异-并进一步理解Feistel密码的相关密钥安全性。
2019-03-05 cs.CR
Hash function based on arithmetic coding and public-key cryptography
提出了一种基于算术编码和公钥密码学的哈希函数。哈希函数对二次原像攻击、碰撞攻击和差分密码分析的抵抗性是基于算术编码作为非线性动力系统的性质。哈希函数对第一原像攻击的抵抗是基于公钥密码学的。新的散列函数使用HMAC的强度，不同之处在于它不需要秘密密钥来计算散列（在该步骤中，它使用一个、两个或三个公钥），而在经典攻击中，对手需要破坏公钥算法或拥有所有的秘密密钥来执行他的攻击。
2011-09-21 cs.CR
Dynamic MDS Matrices for Substantial Cryptographic Strength
密码的力量来自混淆和扩散的数学功能，也称为替换和置换。这些是经典密码学的基础，它们仍然是现代密码的基本部分。在分组密码中，扩散是通过使用最大距离可分离（MDS）矩阵来实现的。本文给出了构造动态（随机）MDS矩阵的一些方法。
2011-08-31 cs.CR
Performance Analysis of a Keyed Hash Function based on Discrete and Chaotic Proven Iterations
通过互联网传送的信息的安全是国际关注的问题。这种安全性由哈希函数等工具保证。然而，由于最近在该领域的当前标准中发现了安全缺陷，因此必须研究新的散列数字媒体的方法。在本文档中，评估原始的带密钥的散列函数。它基于混沌迭代，因此具有均匀重分配和对初始条件敏感等各种拓扑性质。这些属性使我们的哈希函数满足该领域的要求。在这项研究工作中，除其他外，通过实现扩散和混淆的模拟，定性和实验验证了这一说法。
2011-12-06 cs.CR
SHAH: Hash Function based on Irregularly Decimated Chaotic Map
提出了一种基于不规则抽取混沌映射的哈希函数。被称为SHAH的哈希函数基于两个Tinkerbell映射，并使用不规则抽取规则进行过滤。采用分布分析、灵敏度分析、扩散和混淆的静态分析、碰撞分析等方法对新方案进行了详细的研究。实验数据表明，SHAH满足令人满意的安全水平。
2018-08-19 cs.CR
GB-hash : Hash Functions Using Groebner Basis
在本文中，我们提出了一个改进版本的HF哈希，即，GB-hash：使用Groebner基的哈希函数。在HF散列的情况下，压缩函数由具有64个变量的32个多项式组成，这些变量通过将最后16个变量强制为0而从隐场方程挑战-1的前32个多项式中取出。在GB哈希中，我们设计了压缩函数，使得这32个具有64个变量的多项式形成了它们相对于分级字典序（grlex）排序以及相对于分级反向字典序（grevlex）排序所生成的理想的最小Groebner基础。在本文中，我们将证明GB-哈希比HF-哈希更安全，也比SHA-256更安全。我们还比较了我们的GB哈希与SHA-256和HF哈希的效率。
2011-08-30 cs.CR math.AC
Using Bernstein-Vazirani Algorithm to Attack Block Ciphers
本文研究了Bernstein-Vazirani算法的应用，提出了几种新的分组密码攻击方法。具体来说，我们首先提出了一个量子算法，找到一个函数的线性结构。在此基础上，我们提出了一种新的3轮Feistel方案的量子密钥生成器和一种新的恢复Even-Mansour构造的部分密钥的量子算法。然后，通过观察加密函数的线性结构实际上是它的高概率微分，我们将我们的算法分别应用于差分分析和不可能差分密码分析。我们还提出了一种新的差分密码分析，称为量子小概率差分密码分析，基于我们的算法发现的线性结构也是每个分量函数的线性结构。据我们所知，以前没有提出过类似的方法。所有攻击的效率和成功概率进行了严格的分析。该算法将加密函数作为一个整体来处理，避免了传统差分密码分析难以扩展差分路径的缺点。
2018-07-16 cs.CR quant-ph
Multidimensional Zero-Correlation Linear Cryptanalysis of the Block Cipher KASUMI
分组密码KASUMI被广泛用于许多同步无线标准中的安全性。它是由ETSI SAGE在2001年提出的，用于3GPP（第三代合作伙伴计划）加密算法。目前对KASUMI的密码分析已经有了大量的结果，但是对于KASUMI的零相关线性攻击的安全性评估还很缺乏。本文选取了一些特殊的输入掩码，结合对$FL$函数的一些观察，对一般的5轮零相关线性近似进行了改进，提出了对KASUMI的6轮零相关线性攻击.此外，在弱密钥条件下，对最后7轮KASUMI算法进行了零相关线性攻击。这些弱密钥占用整个密钥空间的$2^{-14}$。新的6轮零相关线性攻击需要对$2^{62.8}$已知明文进行$2^{85}$运算。对于最后7轮弱密钥条件下的攻击，数据复杂度约为$2^{62.1}$已知明文，时间复杂度约为$2^{110.5}$。
2014-10-14 cs.CR
Wave-Shaped Round Functions and Primitive Groups
在替换置换网络和Feistel网络中，用作迭代块密码的构建块的轮函数通常作为提供混淆和扩散以及密钥添加的不同层的组合而获得。任何加密函数的双射性，对于使解密成为可能至关重要，通过使用可逆层或通过Feistel结构来保证。在这项工作中，一个新的家庭的密码，称为波密码，介绍。在波密码中，轮函数以波函数为特征，波函数是作为不可逆层的组成而获得的向量布尔函数，其中混淆层放大消息，该消息在应用扩散层之后返回到其原始大小。这是由于放宽所有层都是可逆的要求允许考虑更多关于非线性最佳的函数。特别地，它允许考虑单射APN S盒。为了保证有效的解密，我们建议在Feistel网络中使用波函数。在安全性方面，研究了群理论攻击的免疫性。特别是，它示出了如何避免由轮函数产生的组的行为imperitively，这是一个严重的缺陷的密码。
2018-09-21 cs.CR math.GR
Girth of the Cayley graph and Cayley hash functions
本文综述已有Cayley哈希函数，利用半群元素乘法实现可增量更新的哈希，并选出一种安全性至今未被攻破的简单方案。
2025-02-18 cs.CR math.GR
Modeling Linear and Non-linear Layers: An MILP Approach Towards Finding Differential and Impossible Differential Propagations
本文提出基于MILP的布尔函数建模与最小不等式选择算法，并构建自动工具分析差分及不可能差分传播，成功应用于五个轻量级分组密码。
2024-05-01 cs.CR
Quality Analysis of a Chaotic Proven Keyed Hash Function
哈希函数是一种加密工具，主要用于完整性检查和密码存储。它们对于提高通过因特网进行交流的安全性至关重要。然而，由于最近在该领域的当前标准中发现了安全缺陷，因此必须研究新的散列数字数据的方法。在本文档中，评估原始的带密钥的散列函数。它基于异步迭代，导致已被证明是混乱的函数。因此，它具有各种拓扑性质的一致性和敏感性，其初始条件。这些属性使我们的哈希函数满足该领域的既定安全要求。在这项研究工作中，这一说法得到了定性的证明和实验的验证，其中包括实现了大量的模拟。
2016-08-21 cs.CR
Algebraic properties of generalized Rijndael-like ciphers
我们提供的条件下，一组Rijndael函数被认为是置换的状态空间和基于操作的有限域$\GF (p^k)$（$p\geq 2$一个素数）是不封闭的功能组合。这些条件证明使用顺序多重加密来加强AES（具有特定块大小的Rijndael块密码），以防AES变得实际上不安全。在Sparr和Wernsdorf（2008）中，R. Sparr和R. Wernsdorf提供了这样的条件，即基于有限域$\GF (2^k)$的运算的类Rijndael圆函数所生成的群等于状态空间上的交替群。本文给出了基于有限域$\GF (p^k)$（$p\geq 2$）上的运算的类Rijndael圆函数所生成的群等于状态空间上的对称群或交错群的条件.
2012-12-19 cs.CR math.CO math.GR
Probability Distributions for Elliptic Curves in the CGL Hash Function
哈希函数将任意长度的数据映射到预定长度的数据。好的哈希函数很难预测，这使得它们在密码学中很有用。我们感兴趣的是椭圆曲线CGL哈希函数，它通过遍历输入确定的路径通过islograph将位串映射到椭圆曲线。等距图的节点是椭圆曲线，边是椭圆曲线之间的特殊映射，称为等距线。知道哪些哈希值最有可能告诉我们哈希函数中的潜在安全漏洞。我们使用随机矩阵来计算哈希值的预期概率分布。我们将我们的实验数据概括为一个定理，该定理完全描述了CGL哈希函数的所有可能的概率分布。我们使用这个定理来评估CGL哈希函数的抗冲突性，并将其与“理想”哈希函数的抗冲突性进行比较。
2021-08-14 cs.CR math.NT
Elliptic Curve Multiset Hash
一个同态或增量的多集哈希函数，将一个哈希值与任意的对象集合（可能有重复）相关联，使得两个集合的并集的哈希值很容易从两个集合本身的哈希值计算出来：它只是它们在一个合适的组运算下的总和。特别地，可以递增地和/或并行地计算大集合的散列值。因此，同态散列是一个非常有用的原语，其应用范围从数据库完整性验证到流集/多集比较和网络编码。不幸的是，文献中同态散列函数的构造受到两个主要缺点的阻碍：它们往往比相同安全级别的普通散列函数长得多（例如，为了实现2^128的抗冲突性，它们的长度为几千位，而普通散列函数的长度为256位），并且它们也相当慢。在本文中，我们介绍了椭圆曲线多集哈希（ECMH），它结合了一个常见的位串值哈希函数，如BLAKE 2与一个有效的编码到二进制椭圆曲线，以克服这两个困难。一方面，ECMH哈希表的大小本质上是最优的：2 m位哈希值提供O（2^m）的抗冲突性。另一方面，我们展示了一个高效的软件实现ECMH，我们彻底的实证评估表明，能够处理超过300万集元素每秒4 GHz的英特尔Haswell机在128位安全级别-许多倍的速度比以前的实际方法。
2016-01-25 cs.CR
INRU: A Quasigroup Based Lightweight Block Cipher
本文提出了一种基于拟群的分组密码设计方法。加密和解密算法的轮函数使用基于拟群的字符串变换。我们对标准的差分，线性和代数密码分析攻击的鲁棒性的设计。我们还使用NIST测试套件在CBC、CFB、OFB和CTR操作模式下提供详细的统计分析。我们在相同的设置下与AES-128的统计实验结果进行了比较，并得出结论，我们的算法的随机化能力相当于AES-128。
2021-12-14 cs.CR cs.IT math.IT
An efficient multi-use multi-secret sharing scheme based on hash function
本文提出了一种基于单向抗冲突哈希函数的可更新、多用途、多秘密共享方案，该方案适用于一般的接入结构，每个参与者只需携带一份秘密。通过使用抗碰撞的单向散列函数，即使伪秘密份额被泄露，所提出的方案也是安全的。此外，避免了模乘、取幂和求逆等高复杂度运算，以提高其效率。最后，在所提出的方案中，合并器和参与者都可以验证他们之间交换的信息的正确性。
2011-03-09 cs.CR
An Efficient Cryptographic Hash Algorithm (BSA)
最近的密码分析攻击暴露了一些广泛使用的加密哈希函数（如MD5和SHA-1）的漏洞。差分攻击中的攻击已经被用来暴露其他几个哈希函数的弱点，如RIPEMD，HAVAL。在本文中，我们提出了一个新的有效的哈希算法，提供了一个接近随机的哈希输出，并克服了一些早期的弱点。大量的模拟和比较与一些现有的哈希函数已经做了证明BSA的有效性，这是一个缩写的名字的3个作者。
2012-09-18 cs.CR
A Comparative Analysis of Lightweight Hash Functions Using AVR ATXMega128 and ChipWhisperer
本文使用AVR ATXMega128微控制器与ChipWhisperer平台，对22种轻量级哈希函数在执行速度、内存和能耗等多维度进行比较分析，并利用复合E-RANK指标揭示了各算法的性能权衡。
2025-08-11 cs.CR
Cryptanalysis of a Cayley Hash Function Based on Affine Maps in one Variable over a Finite Field
本文分析基于有限域上一元仿射映射的Cayley哈希函数，证明Ghaffari和Mostaghim方案不安全，通过构造碰撞揭示其漏洞。
2023-09-04 cs.CR math.GR
Quantum collision finding for homomorphic hash functions
哈希函数是一种基本的加密原语。某些散列函数试图通过减少已知的困难问题来证明对抗冲突和原像攻击的安全性。这些哈希函数通常具有一些允许这种减少的附加属性。加性或乘性的散列函数容易受到使用量子计算机的隐藏子群问题算法的量子攻击。利用量子预言机对散列进行重构，可以重构出散列函数的核，这足以发现碰撞和第二原像。当散列函数相对于阿贝尔群中的群运算是加性的时，总是存在这种攻击的有效实现。我们提出了具体的攻击的例子，可证明的哈希函数，包括原像攻击$\oplus$ -线性哈希函数和某些乘法同态哈希计划。
2021-08-10 cs.CR math.AC quant-ph
CHAMP: Cayley HAshing with Matrix Products
Laboratoire d’informatique de l’École polytechnique, LIX, UMR 7161, CNRS（巴黎综合理工学院计算机实验室）；Department of Mathematics, Queens College, City University of New York（纽约市立大学皇后学院数学系）；Department of Mathematics, The City College of New York（纽约市立学院数学系）
提出CHAMP，一种基于有限域上2×2矩阵乘积的凯莱哈希函数，利用半群乘法实现同态性质，并评估其安全性、实现与性能。
2026-10-19 cs.CR
Quantum Hashing via Classical $ε$-universal Hashing Constructions
在本文中，我们定义了量子哈希生成器的概念，并提供了设计，它允许构建大量不同的量子哈希函数。该构造基于经典的通用哈希函数族$ε$和量子哈希函数族的复合。所提出的构造结合了经典纠错码的信息的鲁棒呈现的特性以及量子系统的信息的高度压缩呈现的可能性。特别地，我们提出了基于Reed-Solomon码的量子散列函数，并证明了这种构造在所需量子比特数的意义上是最优的。
2015-01-21 cs.CR quant-ph
