There are presented algorithms for calculating the cryptographic characteristics of vectorial Boolean functions, such as the order of correlation immunity, nonlinearity, component algebraic immunity, and differential uniformity order. In these algorithms, the components of a vectorial Boolean function are enumerated according to the Gray code. Experimental results are given for random vectorial Boolean functions, permutations, and two known classes Kn and Sn,k of invertible vectorial Boolean functions in n variables with coordinates essentially depending on all variables and on k variables, k < n, respectively. Some properties of differential uniformity are theoretically proved for functions in Kn and Sn,k, namely, the differential uniformity order δF equals 2n for any F ∈ Sn,k, and the inequality 2n - 4(n - 1) ≤ δF ≤ 2n - 4 holds for any F ∈ Kn.
Download file
Counter downloads: 113
- Title Algorithms for computing cryptographic characteristics of vectorial Boolean functions
- Headline Algorithms for computing cryptographic characteristics of vectorial Boolean functions
- Publesher
Tomsk State University
- Issue Prikladnaya Diskretnaya Matematika - Applied Discrete Mathematics 46
- Date:
- DOI 10.17223/20710410/46/7
Keywords
векторная булева функция, корреляционная иммунность, нелинейность векторной булевой функции, компонентная алгебраическая иммунность, показатель дифференциальной равномерности, vectorial Boolean function, nonlinearity, correlation immunity, component algebraic immunity, differential uniformityAuthors
References
Ding J. and Yang B. Y. Multivariate public key cryptography // Post-Quantum Cryptography / eds. D. J. Bernstein, J. Buchmann, and E. Dahmen. Berlin; Heidelberg: Springer, 2009. P. 193-241
Agibalov G. P. Substitution block ciphers with functional keys // Прикладная дискретная математика. 2017. №38. С. 57-65
Agibalov G. P. and Pankratova I. A. Asymmetric cryptosystems on Boolean functions // Прикладная дискретная математика. 2018. № 40. С. 23-33
Agibalov G. P. ElGamal cryptosystems on Boolean functions // Прикладная дискретная математика. 2018. №42. С. 57-65
Carlet C. Vectorial Boolean Functions for Cryptography. Cambridge: Cambridge University Press, 2010. 93p
Canteaut A. Lecture Notes on Cryptographic Boolean Functions. Paris: Inria, 2016. 48 p
Nyberg K. Differentially uniform mappings for cryptography // LNCS. 1994. V. 765. P. 55-64
Логачев О. А., Сальников А. А., Ященко В. В. Булевы функции в теории кодирования и криптологии. М.: МЦНМО, 2004. 472 с
Агибалов Г. П. Элементы теории дифференциального криптоанализа итеративных блочных шифров с аддитивным раундовым ключом // Прикладная дискретная математика. 2008. №1 (1). С. 34-42
Meier W., Pasalic E., and Carlet C. Algebraic attacks and decomposition of Boolean functions // LNCS. 2004. V. 3027. P. 474-491
Агибалов Г. П., Липский В. Б., Панкратова И. А. О криптографическом расширении и его реализации для русского языка программирования // Прикладная дискретная математика. 2013. №3(21). С. 93-104.
Pankratova I. A. Construction of invertible vectorial Boolean functions with coordinates depending on given number of variables // Материалы Междунар. науч. конгресса по информатике: Информационные системы и технологии. Республика Беларусь, Минск, 24-27 окт. 2016. Минск: БГУ, 2016. С. 519-521.
Панкратова И. А. Об обратимости векторных булевых функций // Прикладная дискретная математика. Приложение. 2015. №8. С. 35-37
Панкратова И. А. Свойства компонент некоторых классов векторных булевых функций // Прикладная дискретная математика. 2019. №44. С. 5-11
Canteaut A. Open problems related to algebraic attacks on stream ciphers // Proc. WCC'2005, Bergen, Norway, March 14-18, 2005. P. 120-134

Algorithms for computing cryptographic characteristics of vectorial Boolean functions | Prikladnaya Diskretnaya Matematika - Applied Discrete Mathematics. 2019. № 46. DOI: 10.17223/20710410/46/7
Download full-text version
Counter downloads: 433