一种新型混合混沌映射与加密哈希去白化技术用于优化S-盒设计：构建方法、密码分析及轻量级物联网传感器评估

《Sensors》：A Novel Hybrid Chaotic Map and Cryptographic Hash Whitening for Optimized S-Box Design: Construction, Cryptanalysis, and Lightweight IoT Sensor Evaluation

　　

摘要

本研究提出了一种基于延迟非线性混沌系统并结合混合哈希白化机制来构建S框的新方法。该方法的强非线性动力学行为表现体现在具有均匀统计分布的极高正Lyapunov指数上。通过对混沌序列应用Fisher–Yates排列，并进一步通过GF(2)上的仿射变换进行优化，得到了以16 × 16十六进制格式呈现的8位→8位S框。非线性、差分均匀性、雪崩效应、严格的雪崩准则、线性近似表、差分分布表以及代数度等密码学指标均表明该S框具有极强的抗线性攻击和差分攻击能力。利用所生成的S框进行图像加密进一步验证了其混淆特性。实验结果证明，这种混合方法能够生成适用于对称加密的高质量S框。