基于塔域 $\F_{(((2^2)^2)^2)^2}$ 的高安全性紧凑型16位S盒
密码学与安全
2025-07-03 v1
摘要
本文提出一种紧凑且安全的16位置换盒（S盒），其在复合域 上设计，针对硬件效率和密码学鲁棒性进行优化。该S盒将运算分解为子域，利用塔域架构实现。这使得通过优化域逆变和低成本仿射变换实现显著的硬件降低成为可能。安全评估确认其抗线性、差分、代数和DPA攻击的鲁棒性，验证指标包括非线性性（32512）、差分均匀性（4）、代数次数（15）、透明度阶数（15.9875）和信噪比（0.34e-08）。硬件结果显示，所提16位S盒在65 nm CMOS技术下的硬件资源消耗更低，关键路径延迟（CPD）也低于其他16位S盒。通过将高代数复杂度与资源高效结构相结合，本工作满足数据敏感应用中可扩展密码学原语日益增长的需求，表明更大的S盒可以在不按比例增加硬件成本的情况下提升安全性。结果凸显了复合域体系结构在平衡现代块密码中安全性与效率方面的可行性。
引用
@article{arxiv.2507.01423,
title = {A Compact 16-bit S-box over Tower Field $\F_{(((2^2)^2)^2)^2}$ with High Security},
author = {Bahram Rashidi and Behrooz Khadem},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.01423},
year = {2025}
}