Optimization of local search algorithm parameters for generating nonlinear substitutions (original) (raw)
Related papers
Investigation of heuristic search functions for nonlinear substitutions for symmetric cryptography
Radiotekhnika, 2021
Nonlinear substitutions (S-boxes) are used in most modern symmetric cryptoalgorithms. They are designed to mix input data and play a significant role in ensuring resistance against known cryptanalytic attacks (differential, linear, algebraic and other cryptanalysis methods). However, random generation of nonlinear substitutions with the desired indicators is an extremely difficult mathematical problem. This article explores the heuristic techniques for S-boxes informed search, in particular, discusses various cost functions used in most of the known algorithms (for example, local search, hill climbing, simulated annealing, genetic search, etc.). The aim of the study is to determine the specific parameters of heuristic functions, which, on the one hand, do not reduce the degree of awareness of the search nodes, and on the other hand, do not require significant computational costs. The article examines the influence of individual parameters on the value of the cost function and comple...
Properties of the cost function in the iterative algorithm for generating nonlinear substitution
Radiotekhnika
To ensure the security of information technology, cryptographic information protection tools are used, in particular block and stream encryption algorithms with a symmetric key. Reliability and cryptographic strength of cryptoalgorithms is provided by the properties of the applied primitives. For example, non-linear substitutions (S-boxes) are used as the main component of modern symmetric ciphers. Therefore, generation of substitutions is an important scientific task directly related to the security of information technology and improvement of modern symmetric ciphers. The paper investigates the properties of iterative algorithms for generating non-linear substitutions and special cost functions, which play a decisive role in the heuristic search for S-boxes with the required properties. We consider the cost function of the WCF (Cost Function of the content of the Walsh-Hadamard spectrum) and optimize its parameters. The obtained optimization results in combination with the Hill Cl...
Study of a new cost function for generating random substitutions of symmetric ciphers
Radiotekhnika
Cryptographic transformations with a secret key play an essential role in providing information and cyber security. Block and stream symmetric ciphers are used in various applications both as a separate cryptographic protection mechanism and as part of other applications (pseudo-random sequence generators, hashing algorithms, electronic signature protocols, etc.). Therefore, the design and study of individual components of symmetric ciphers is a relevant and important scientific task. In this paper we consider and investigates iterative algorithms for generating non-linear substitutions (substitutions, S-boxes), which are used in modern block and stream encryption algorithms with a symmetric key. Cryptographic resistance of symmetric ciphers to statistical, differential, linear and other methods of cryptanalysis is provided by the properties of substitutions. In addition, S-boxes must be random from the point of view of the possibility to use algebraic cryptanalysis. Therefore, the ...
Bulletin of the National Technical University "KhPI" A series of "Information and Modeling", 2018
Один из факторов, мешающих расширению области применения геометрической теории управления, это необходимость для определения функций преобразования, связывающих переменные линейных и нелинейных моделей, решать систему дифференциальных уравнений в частных производных при ограничениях в виде дифференциальных неравенств. Решение этой системы уравнений в общем случае не является тривиальной задачей. В статье исследуется влияние вида правых частей системы обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих нелинейный объект, на сложность определения функций преобразования. Библиогр.: 11 назв. Ключевые слова: геометрическая теория управления; функции преобразования; система дифференциальных уравнений в частных производных.
Automatic selection of algorithm parameters (Russian language)
Present work studies the problem of automatic algorithm parameter tuning and effect estimation. A general method of solving the problem under condition of limited computational resources is proposed. Efficiency of the method is demonstrated on a metaheuristic optimization algorithm.
Nonlinear Filtering with Adaptation to Local Properties of the Image
Computer Optics, 2014
Предлагаются различные подходы к построению цифровых нелинейных фильтров, использующих локальные свойства изображения. Рассматриваются структуры нелинейных фильтров с регулированием веса нелинейной составляющей и параметрической адаптацией. Эффективность предложенных способов фильтрации демонстрируется на примерах подавления аддитивного Гауссового и импульсного шумов. Ключевые слова: цифровая обработка изображений, адаптивная нелинейная фильтрация, подавление шума. Введение Проектирование нелинейных фильтров, оптимальных по некоторому критерию, связано с минимизацией функционала, определяющего качество фильтрации. В случае нескольких критериев, имеющих, как правило, противоречивый характер, целью проектирования является построение Парето оптимальных фильтров [1], позволяющих достигнуть минимума взвешенного функционала качества. Синтез оптимальных нелинейных фильтров требует знания корреляционных моментов высших порядков, которые могут быть известны априорно или определяться экспериментально [2]. Для фильтрации сигналов с изменяющимися статистическими свойствами получение решений, близких к оптимальным, возможно на основе адаптивной локальной нелинейной обработки изображений [3]. Адаптивная фильтрация может выполняться как с использованием только входного сигнала (без обратной связи), так и выходного сигнала (с обратной связью). Выбор способа адаптивной фильтрации определяется спецификой решаемой задачи. Построение фильтров с адаптацией по входному сигналу основано на использовании аналитических методов и требует непосредственного задания поведения фильтра в зависимости от свойств входного сигнала. Если аналитическое описание затруднено, то применяется фильтрация с адаптацией по выходному сигналу. Для коррекции весовых коэффициентов в подобных фильтрах используется ошибка рассогласования между заданным и выходным сигналами. Адаптивные полиномиальные фильтры могут быть реализованы как во временной, так и в частотной [4] областях и отличаются друг от друга в основном видом целевой функции и алгоритмом, используемым для её минимизации. В связи с этим центральным вопросом при проектировании нелинейных фильтров с обратной связью является выбор вида и параметров алгоритма. Нелинейным фильтрам, синтезированным с помощью методов многокритериальной оптимизации [1], в общем случае затруднительно дать наглядную интерпретацию. Хотя полученные в результате коэффициенты фильтра и являются оптимальными по выбранным критериям, сущность процессов нелинейной фильтрации здесь не затрагивается. На практике зачастую целесообразно пожертвовать оптимальностью фильтра в пользу получения более простого решения, имеющего наглядный физический смысл. Постановка задачи фильтрации Рассмотрим задачу выделения полезного сигнала s(n) из наблюдаемого сигнала x(n), искажённого аддитивным шумом ξ(n): Нелинейная фильтрация с адаптацией к локальным свойствам изображения Щербаков М.А., Панов А.П.