Background and Objectives: Substitution-box (s-box) is one of the essential components to create confusion and nonlinear properties in cryptography. To strengthening a cipher against various attacks, including side channel attacks, these boxes need to have numerous security properties. In this paper, a novel method to generate s-boxes is introduced aimed at improving the resistance of s-boxes against side channel attacks. Methods: In the preprocessing phase of this approach, a suitable initial s-box which has some basic security properties is generated by adopting a fast algorithm. Then, in the main stage, using the initial s-box, we generate new s-boxes which not only have the properties of the initial S-box but also have been significantly improved under another set of security properties. To do this, new s-boxes are generated using a genetic algorithm on a particular subset of the linear combination set of coordinate functions of the initial s-box in the preprocessing stage. Results: The performed experiments demonstrate that the values of all security properties of these new s-boxes, especially the measures of transparency order, signal-to-noise ratio, confusion coefficient, bijection property, fixed point, and opposite fixed points, have been substantially improved. For example, our experiments indicate that 70, 220, 2071, 43, and 406 s-boxes are found better than the initial s-box, respectively, in the dimensions of 4x4 through 8x8 Conclusion: In this article, a new s-box construction method is introduced in which the properties related to side channel attacks are improved, without reducing other security properties. Besides, some results obtained from generated s-boxes in the dimensions of 4x4 through 8x8 demonstrated that the generated s-boxes are not only improved relative to the initial s-box, but in some cases, considerably better than some well-known s-boxes.


翻译:背景和目标 : 替代框( sbox) 是生成混乱和非线性加密属性的基本组成部分之一 。 为了强化一个密码, 包括侧频道袭击在内的各种攻击的密码, 这些框需要包含许多安全属性 。 在本文中, 引入了一个创建 sbox 的新方法, 目的是提高 sbox 抵抗侧频道袭击的抵抗力 。 方法 : 在此方法的预处理阶段, 一个合适的初始框, 具有一些基本安全属性的通过快速算法生成。 然后, 在主要阶段, 使用初始的 sbox, 我们生成的新的 sbox, 不仅具有初始 S- box 袭击的特性, 而且在另一套安全特性下也得到了显著改进。 为此, 在预处理阶段, 初始的 sbox 4 组合功能中, 已经生成了一个新的 s- combox 。 执行的实验显示, 这些新的 s- box 的值比新的S- box 的测量值都比透明性、 信号- 边框- 比率、 模糊度比 20 breal rodustrate 等的计算法 。

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