基于遗传粒子群算法的超混沌S盒设计

TP309.7; 针对目前基于混沌系统所构造的S盒难以拥有良好密码学性能的问题,提出一种基于超混沌系统及遗传粒子群优化算法的S盒设计方案.在一维混沌映射基础上,引入正余弦函数以及指数因子,构造一个二维超混沌系统,从系统分叉图、相图、Lyapunov指数图进行性能分析,该混沌系统在参数范围内有着连续的超混沌区间,混沌行为复杂.通过改变混沌系统的初值、参数以及迭代次数可以动态生成S盒,随后结合粒子群优化算法和遗传算法提出一种针对S盒的遗传粒子群优化算法,将混沌系统生成的S盒作为初始种群,利用粒子群算法改进遗传算法中的交叉操作,同时结合爬山算法提出一种新的变异策略.为验证所生成S盒性能,对S盒的双射...

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Published in江苏大学学报（自然科学版） Vol. 45; no. 6; pp. 701 - 708
Main Authors 陆雅雯, 李正权, 谭立容, 顾斌, 邢松
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 江南大学物联网工程学院,江苏无锡 214122%江南大学物联网工程学院,江苏无锡 214122 01.11.2024
江苏省未来网络创新研究院,江苏南京 211111%南京信息职业技术学院电子信息学院,江苏南京 210023%加利福尼亚州立大学信息系统系,美国洛杉矶90032
Subjects
genetic algorithm
Lyapunov指数
遗传算法
粒子群优化算法
爬山算法
超混沌系统
S-box
Lyapunov exponent
hyperchaotic system
hill-climbing algorithm
particle swarm optimization algorithm
S盒
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ISSN1671-7775
DOI10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.011

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Summary:TP309.7; 针对目前基于混沌系统所构造的S盒难以拥有良好密码学性能的问题,提出一种基于超混沌系统及遗传粒子群优化算法的S盒设计方案.在一维混沌映射基础上,引入正余弦函数以及指数因子,构造一个二维超混沌系统,从系统分叉图、相图、Lyapunov指数图进行性能分析,该混沌系统在参数范围内有着连续的超混沌区间,混沌行为复杂.通过改变混沌系统的初值、参数以及迭代次数可以动态生成S盒,随后结合粒子群优化算法和遗传算法提出一种针对S盒的遗传粒子群优化算法,将混沌系统生成的S盒作为初始种群,利用粒子群算法改进遗传算法中的交叉操作,同时结合爬山算法提出一种新的变异策略.为验证所生成S盒性能,对S盒的双射特性、非线性度、严格雪崩准则、差分均匀性及输出比特间独立性进行仿真测试,仿真结果表明:所提出的优化算法能够生成非线性度、差分均匀性、输出比特间独立性方面表现良好的S盒.
ISSN:1671-7775
DOI:10.3969/j.issn.1671-7775.2024.06.011