基于AImin的流密码攻击

一种针对带有非线性滤波的基于LFSR的流密码的猜测然后代数攻击

摘要

本文引入了一个称为一阶最小代数免疫度 AImin(f) 的新参数,并研究了AImin(f)的一些理论性质。基于我们的研究成果,我们提出了一种针对具有非线性滤波布尔函数 f的基于线性反馈移位寄存器的流密码的猜测然后代数攻击。我们的方法利用 AImin(f)的性质采用了一种特定的猜测策略,并充分利用每一个已猜测的比特,尽可能多地生成次数为 AImin(f)的方程。在某些条件下,该方法的时间和数据开销低于传统代数攻击。我们的攻击表明, AImin(f)不应过小,这为滤波布尔函数 f提出了一个新的设计准则。我们将我们的方法应用于一个使用最大代数免疫布尔函数 f作为其滤波器的80级密钥流生成器,而 AImin(f)非常小,违反了我们的准则。传统代数攻击的时间复杂度和数据复杂度分别为 O(2^73.56)和 O(2^24.52),内存开销为 O(2^49)。我们方法的时间复杂度和数据复杂度分别为 O(2^56.86) 和 O(2^5.36),内存开销为 O(2^10.72)。

关键词 :代数攻击 · Algebraic免疫性 · Guess-then-algebraic攻击 · LFSR-based流密码 · 1-st最小代数免疫性

1 引言

基于线性反馈移位寄存器的流密码在使用非线性滤波生成器或组合生成器方面的研究催生了许多分析方法和理论研究。其中最重要的密码分析工具是代数攻击。

库鲁瓦,N.T. 和 迈尔,W. 提出了针对具有线性反馈的流密码的代数攻击,该方法在 2003[3],中被提出,是面向基于LFSR的流密码的一种经典且高效的分析方法。代数攻击的基本思想分为三个步骤:

步骤1:利用密钥流位,构建一个以密钥位或初始向量值为变量的非线性方程组 A。

步骤2:将一个低次数的非零函数 g乘以方程组的每个方程,得到一个次数低于 A的方程组 B。

步骤3:求解方程组 B

自从提出代数攻击以来,涌现出许多与之相关的研究课题。学者们试图探索步骤2中非零函数 g的性质,从而形成了布尔函数的代数免疫性和零化子的研究领域 [1,2,4,6,8,10,12,13,15,16]。记 AN(f)={g ∈ Bn|f · g= 0}。任何函数 g ∈ AN(f) 称为 f的零化子。布尔函数 f的代数免疫性,记作 AI(f),是指 f或 f+ 1[11]的非零零化子的最小代数次数,用于衡量布尔函数抵抗代数攻击的能力。n变量布尔函数的最大代数免疫性为 n‐变量布尔函数是 ⌊n/2⌋[3],具有最大代数免疫性的布尔函数称为最大代数免疫布尔函数。

在本文中,对于一个布尔函数 f ∈ Bn(其中 Bn 是 n 变量布尔环),我们引入了一个称为 1 阶最小代数免疫度的参数 AImin(f)。我们证明了当 AI(f) 为最优时, AImin(f) ≤ AI(f);特别地,当 n 为奇数时, AImin(f) < AI(f)。同时给出了一个简单的算法来计算 AImin(f)。

当基于线性反馈移位寄存器的流密码的滤波器是一个最大代数免疫布尔函数 f 时,其在最大程度上能够抵抗代数攻击。基于我们与 AImin(f) 相关的理论结果,我们提出了一种针对此类基于LFSR的流密码的猜测然后代数攻击。在猜测‐确定攻击中,猜测策略至关重要。我们的方法利用 AImin(f) 的性质,采用了一种特定的猜测策略。首先,我们猜测一些初始状态比特,其位置由 LFSR的具体结构以及 AImin(f) 的性质决定。在猜测了足够多的LFSR状态比特之后,我们充分利用LFSR的具体结构和滤波器抽头,尽可能多地推导出次数为 AImin(f) 的方程,然后求解所得到的方程组。

我们的方法具有三个特殊的优点。(a) 它充分利用每一个已猜测的比特,尽可能多地推导出次数为 AImin(f)的方程。事实上,在大多数情况下, AImin(f) 严格小于 AI(f)。(b) 它不仅利用了 f的性质,还利用了抽头位置,这有助于推导出尽可能多的信息。在某些条件下,其时间和数据开销小于[3]中给出的传统代数攻击。(c) 我们的攻击表明,滤波布尔函数f的设计应满足 AImin(f)不应过小,这是一个新的设计准则。

此外,我们将我们的方法应用于一个80级密钥流生成器。其滤波生成器是一个9变量的MAI布尔函数 f,而 AImin(f)非常小,这违反了我们的设计准则。该模型在最大程度上能够抵抗文献[3]中给出的传统代数攻击。传统代数攻击的时间和数据复杂度分别为 O(2^73.56)和 O(2^24.52),内存开销为 O(2^49)。而我们方法的时间和数据复杂度分别为 O(2^56.86)和 O(2^5.36),内存开销为 O(2^10.72)。

请注意,德布雷兹,B. 和 古宾,L. 在 [7] 中提出了一种针对具有低汉明重量反馈多项式的自缩生成器(SSG)的猜测‐判定代数攻击。该方法主要旨在分析自缩生成器,而我们的方法则针对具有最优代数免疫性的滤波布尔函数的基于线性反馈移位寄存器的流密码。他们首先猜测一些信息,然后建立一组多项式方程,并使用SAT求解算法MiniSAT求解该方程组。而我们的方法通过利用 AImin(f) 的理论性质来关注已猜测比特的位置,这是流密码学术领域的一个新参数。此外,在猜测部分状态比特后所导出的方程的次数为AImin(f),这也是我们的方法与 [7] 中提出的猜测‐判定代数攻击之间最显著的区别。

本文组织如下:第2节介绍与我们工作相关的一些基础知识。在第3节中,我们引入一个称为1阶最小代数免疫性 AImin(f)的新参数,并进行了一些理论分析。我们还给出了计算 AImin(f)的一个简单算法。在第4节中,针对具有非线性滤波布尔函数的基于LFSR的密钥流生成器,我们提出了一种利用 AImin(f)的猜测‐代数攻击方法,并给出了一些基于LFSR的密钥流生成器的设计准则。在第5节中,我们将我们的方法应用于一个不满足我们准则的密钥流生成器。第6节总结了本文。

2 预备知识

库鲁瓦,N.T. 和 迈尔,W. 提出了对具有线性反馈的流密码的代数攻击[3]。他们主要关注具有非线性滤波布尔函数的基于LFSR的密钥流生成器。图1显示了通用模型。

示意图0

首先,我们对该模型进行简要描述。设线性反馈移位寄存器的长度为 l。L是LFSR的“连接函数”,且它是线性的。设LFSR的初始状态为 s0=(s0, s1,…, sl−1),则它生成一个 m‐序列 s0, s1, s2…。为了叙述方便,我们将此 m‐序列称为LFSR序列。时刻t时LFSR的状态是
s_t=(st , st+1,…, st+l−1)= L^t (s0, s1,…, sl−1),

表1展示了在图1所示模型上,针对[3]的传统代数攻击(AA)的复杂度,其中M=( l AI(f)),且 ω为高斯消元的参数,在理论上为 ω ≤ 2.376[5]。

复杂度类型 数据复杂度 内存复杂度 时间复杂度
传统代数攻击(AA) O(M) O(M²) O(M^ω)

该状态通过一个平衡非线性布尔函数 f ∈ Bn进行滤波。滤波生成器在时刻 t输出一位 ct。对于每个 ct,我们可以构造一个以若干密钥比特和初始值作为变量的方程。用 c0, c1, c2,…表示滤波生成器的输出,其中 ci ∈ F₂,则我们可以得到如下方程组:

$$
\begin{cases}
c_0 = f(s_0, s_1, …, s_{l-1}) \
c_1 = f(L(s_0, s_1, …, s_{l-1})) \
c_2 = f(L^2(s_0, s_1, …, s_{l-1})) \
\vdots
\end{cases}
$$

恢复 l线性反馈移位寄存器的初始状态比特的问题可归结为求解方程组(1)。

尽管正如[3]的作者所声明的那样,该算法中(被忽略的)常数因子预计会非常大,他们认为斯特拉森算法[14]是最快的实用算法。然后他们评估高斯约简的复杂度为 7 · M^(log₇2)/64 CPU时钟周期。为了方便起见,学者们通常使用表1中的 ω= 3来估计传统代数攻击的时间和数据复杂度。

我们可以得到,针对图1中所示模型的传统代数攻击的复杂度由 l和 AI(f)决定。当使用[3],中给出的传统代数攻击方法对每个密钥流比特进行攻击时,分析人员能够获得的方程的最低次数为 AI(f)。在下一节中,我们将尝试寻找一种方法,通过进一步探索非线性滤波函数的性质以及滤波抽头位置的结构,来判断是否可以降低时间和数据复杂度。

3 一阶最小代数免疫度 AImin(f)

在本节中,对于一个布尔函数 f(x₁, x₂, …, xₙ) ∈ Bₙ,我们给出一个称为1‐阶最小代数免疫性 AImin(f) 的新定义。首先,我们给出以下定义。

定义1

给定一个布尔函数 f(x₁, x₂, …, xₙ) ∈ Bₙ,对于某些固定的i, i ∈[1, n],定义
AI(f|xᵢ=0) = AI(f(x₁, x₂, …, xᵢ₋₁, 0, xᵢ₊₁, …, xₙ)).
AI(f|xᵢ=1) = AI(f(x₁, x₂, …, xᵢ₋₁, 1, xᵢ₊₁, …, xₙ)).

定义2

给定一个布尔函数 f(x₁, x₂, …, xₙ) ∈ Bₙ,对于某些固定的i, i ∈[1, n],定义
AIᵢ(f) = max{AI(f|xᵢ=0), AI(f|xᵢ=1)}.

定义3

对于一个布尔函数 f(x₁, x₂, …, xₙ) ∈ Bₙ,定义 f的一阶最小代数免疫度为
AImin(f) = min{AIᵢ(f): i ∈[1, n]}.

同时也定义
NAImin(f) = #{i|AIᵢ(f)= AImin(f): i ∈[1, n]},
其中“#”表示一个集合中元素的个数。

令 G={g ∈ AN(f|xᵢ=c)|deg(g)= AImin(f)},同时也记作 nᵢ,𝒸 = #G,其中 𝒸 ∈{0, 1}。

基于上述定义,我们推导出定理1:

定理1

对于一个布尔函数 f(x₁, x₂, …, xₙ) ∈ Bₙ,如果其代数免疫性是最优的,则
AImin(f) ≤ AI(f).
特别地,如果 n为奇数,则
AImin(f) < AI(f).

证明 。给定 f(x₁, x₂, …, xₙ) ∈ Bₙ,可以表示为:
f(x₁, x₂, …, xₙ) = xᵢf₁(x₁, …, xᵢ₋₁, xᵢ₊₁, …, xₙ) + f₂(x₁, …, xᵢ₋₁, xᵢ₊₁, …, xₙ).
当 xᵢ固定时,只剩下 n −1个变量,根据定义1–3,可得
AImin(f) ≤ AIᵢ(f) ≤ ⌊(n−1)/2⌋ ≤ AI(f).
特别地,如果 n为奇数,则
AImin(f) ≤ AIᵢ(f) ≤ ⌊(n−1)/2⌋ < ⌊n/2⌋ = AI(f).

以下例子验证了定理1。

例子1

该布尔函数 f = x₁x₂x₃x₅ + x₁x₂x₅ + x₁x₂ + x₁x₃x₄x₅ + x₁x₃x₄ + x₁x₃x₅ + x₁x₄x₅ + x₁x₄ + x₂x₃ + x₂x₄x₅ + x₂x₅ + x₃x₄ + x₄x₅ + 1 是一个5变量 Carlet‐Feng布尔函数。我们可以得到 AI(f)= 3,这是最优的。 AIᵢ(f) i ∈[1, 5]的 f如表 2 所示。

xᵢ x₁ x₂ x₃ x₄ x₅
AIᵢ(f) 2 2 2 2 2

我们可以看出 AImin(f) = AIᵢ(f) = 2 < AI(f) = 3, NAImin(f) = 5 > 1。

事实上,对于一个布尔函数 h ∈ Bₙ,尽管 AI(h)不是最大值,但有可能 AImin(h)严格小于 AI(h)。例如,对于流密码LILI‐128[9]所采用的滤波器函数 fd,有 AImin(fd) = 3 < AI(fd) = 4, NAImin(fd) = 4。

算法1展示了如何计算布尔函数 AImin(f) 和 NAImin(f)。

算法1:计算 AImin(f) 和 NAImin(f)

输入 : I={1, 2,…, n},布尔函数 f ∈ Bₙ。
设置 F= ∅、 E= ∅、 c ∈{0, 1}。
对于 i ∈ I 执行
计算定义2中定义的所有 AIᵢ(f)以及相应的nᵢ,𝒸
如果 AIᵢ(f) ≤ AI(f) 那么
F = F ∪{(xᵢ, AIᵢ(f), nᵢ,₀, nᵢ,₁)};
将 F中 AIᵢ(f)的最小值记为 AImin(f);
E = E ∪{(xᵢ, AIᵢ(f), nᵢ,₀, nᵢ,₁) ∈ D|AIᵢ(f) = AImin(f), i ∈ I};
NAImin(f) = #E;
输出 E, NAImin(f).

4 基于理论结果的对基于LFSR的流密码的猜测然后代数攻击

设计者通常选择最大代数免疫布尔函数作为基于LFSR的密钥流生成器的滤波器,这有助于最大程度地抵抗传统代数攻击。第3节表明,对于具有最优代数免疫性的布尔函数 $ f $,有 $ \text{AI} {\min}(f) \leq \text{AI}(f) $。即使 $ \text{AI}(f) $ 不是最大值,仍有可能满足 $ \text{AI} {\min}(f) < \text{AI}(f) $。我们考虑利用 $ \text{AI}_{\min}(f) $ 的性质来恢复线性反馈移位寄存器的初始状态。

在猜测‐确定攻击中,猜测策略非常重要。在本节中,我们将给出一种猜测然后代数攻击,该攻击利用第3节中提出的 $ \text{AI} {\min}(f) $ 的性质,采用某种特定的猜测策略。首先,我们选择猜测线性反馈移位寄存器的一些(初始)内部状态比特,从而得到次数为 $ \text{AI} {\min}(f) $ 的方程。这里我们尽可能充分利用每一个已猜测的比特,即利用每个已猜测的比特构造尽可能多的低次方程。所猜测的线性反馈移位寄存器内部状态比特的位置应根据线性反馈移位寄存器的具体结构、滤波布尔函数的性质以及滤波抽头位置来遵循一定的规则。在猜测了适当数量的(初始)内部状态比特后,我们可以得到一个次数为 $ \text{AI}_{\min}(f) $ 的方程组。

接下来,我们将利用第3节中的理论结果提出一种攻击方法。我们关注的是基于线性反馈移位寄存器并采用非线性滤波的密钥流生成器如图1所示。与第2节中的描述相同,我们的目标是通过求解以下方程组来恢复初始状态比特 $ s_0 = (s_0, s_1, …, s_{l-1}) $:

$$
\begin{cases}
c_0 = f(s^1_0, s^2_0, …, s^n_0) \
c_1 = f(s^1_1, s^2_1, …, s^n_1) \
c_2 = f(s^1_2, s^2_2, …, s^n_2) \
\vdots
\end{cases}
\quad (2)
$$

其中,$ s^i_t,\ i=1,2,…,n $ 是在时刻 $ t $ 作为滤波布尔函数 $ f(x_1, x_2, …, x_n) $ 输入所选取的 $ n $ 个线性反馈移位寄存器状态比特。

猜测然后代数攻击:

假设线性反馈移位寄存器向右移位,并且是规则时钟驱动的。

步骤I :对于 $ f(x_1, x_2, …, x_n) \in B_n $,通过算法1计算 $ \text{AI} {\min}(f) $、$ E $ 和 $ \text{NAI} {\min}(f) $。假设我们得到
$ E = {(x_{i_1}, \text{AI} {\min}(f), n {i_1,0}, n_{i_1,1}), …, (x_{i_m}, \text{AI} {\min}(f), n {i_m,0}, n_{i_m,1}) : 1 \leq i_1 < i_2 < \cdots < i_m \leq n} $,
$ \text{NAI} {\min}(f) = m $,$ \text{AI} {\min}(f) = k $。

步骤II :根据步骤I得出的参数,我们执行以下操作:

(1) 在时刻 $ t $,将滤波函数的输入记为 $ s^1_t, …, s^n_t $,在集合 $ E $ 中找到对应于 $ x_{i_1} $ 的线性反馈移位寄存器状态比特,并将其记为 $ s^{i_1}_t $。

(2) 猜测 $ s^{i_1} t = a $,其中 $ a \in {0, 1} $,然后我们可以推导出一个方程
$$
f_t(s^1_t, s^2_t, …, s^{i_1-1}_t, a, s^{i_1+1}_t, …, s^n_t) = c_t.
$$
从算法1我们得到 $ \text{AI}(f_t) = \text{AI}
{\min}(f) = k $。

(3) 对于每一次时钟,设对应于变量 $ x_i $ 和 $ x_j $ 的线性反馈移位寄存器状态比特位置之间的距离为 $ d_{i,j} $。注意到 $ E = {(x_{i_1}, \text{AI} {\min}(f), n {i_1,0}, n_{i_1,1}), …, (x_{i_m}, \text{AI} {\min}(f), n {i_m,0}, n_{i_m,1}) : 1 \leq i_1 < i_2 < \cdots < i_m \leq n} $,然后我们将流密码从时间 $ t $ 开始推进 $ d_{i_1,i_2} $ 个时钟。在时间 $ t + d_{i_1,i_2} $ 处于集合 $ E $ 中找到对应于 $ x_{i_2} $ 的线性反馈移位寄存器状态比特,并将其记为 $ s^{i_2} {t+d {i_1,i_2}} $。利用密钥流比特 $ c_{t+d_{i_1,i_2}} $ 和对 $ s^{i_1} t = a $ 的猜测值,通过将 $ s^{i_2} {t+d_{i_1,i_2}} $ 替换为 $ a $,我们在时间 $ t + d_{i_1,i_2} $ 得到另一个方程:
$$
f_{t+d_{i_1,i_2}}(s^1_{t+d_{i_1,i_2}}, …, s^{i_2-1} {t+d {i_1,i_2}}, a, s^{i_2+1} {t+d {i_1,i_2}}, …, s^n_{t+d_{i_1,i_2}}) = c_{t+d_{i_1,i_2}}.
$$

同样地,我们可以得到一组 $ m $ 个方程,并且函数 $ f_t, f_{t+d_{i_1,i_2}}, …, f_{t+d_{i_1,i_m}} $ 的代数免疫性是 $ \text{AI}_{\min}(f) = k $。

$$
\begin{cases}
f_t(s^1_t, …, s^{i_1-1} t, a, s^{i_1+1}_t, …, s^n_t) = c_t \
f
{t+d_{i_1,i_2}}(s^1_{t+d_{i_1,i_2}}, …, s^{i_2-1} {t+d {i_1,i_2}}, a, s^{i_2+1} {t+d {i_1,i_2}}, …, s^n_{t+d_{i_1,i_2}}) = c_{t+d_{i_1,i_2}} \
\vdots \
f_{t+d_{i_1,i_m}}(s^1_{t+d_{i_1,i_m}}, …, s^{i_m-1} {t+d {i_1,i_m}}, a, s^{i_m+1} {t+d {i_1,i_m}}, …, s^n_{t+d_{i_1,i_m}}) = c_{t+d_{i_1,i_m}}
\end{cases}
\quad (3)
$$

到目前为止,我们通过猜测一个线性反馈移位寄存器状态比特得到了 $ m $ 个方程。对于每个方程,我们可以推导出 $ n_{i_j, c_{t + d_{i_j,i_k}}} $(或当 $ c_{t+d_{i_j,i_k}} = 0 $ 时为 $ n_{i_j, c_{t + d_{i_j,i_k}}} + 1 $)个次数为 $ \text{AI} {\min}(f) $ 的方程,其中 $ n {i_j, c_{t + d_{i_j,i_k}}} $ 是在定义3中定义的。

我们希望已猜测的比特均为线性反馈移位寄存器的初始状态比特,这样可使分析更加简便。如果已猜测的比特并非全部为初始状态比特,则需要进行更细致的分析。通常,我们选择参数 $ t = 0 $,因为它可以使在所有猜测的线性反馈移位寄存器状态比特中,被猜测的初始比特数量尽可能多,从而使分析更加容易。

这里我们分析已猜测的比特均为线性反馈移位寄存器的初始状态比特的情况。假设我们猜测了 $ r $ 个初始LFSR状态比特,那么可以通过线性反馈移位寄存器的线性反馈递归得到以初始LFSR状态比特为变量的 $ r \cdot \sum_{1 \leq j < k \leq m} n_{i_j,c_{t+d_{i_j,i_k}}} $ 个方程。然后我们采用与[3]中提到的方法相同的分析方法来分析其复杂度。

在猜测了 $ r $ 个线性反馈移位寄存器初始状态比特后,我们将利用代数免疫性为 $ \text{AI}(f) $ 的滤波布尔函数 $ f $ 求解 $ l $ 个初始线性反馈移位寄存器状态比特的问题,转化为求解一个具有代数免疫性 $ \text{AI}_{\min}(f) $ 的滤波布尔函数对应的 $ l - r $ 个未知初始比特的问题。

当条件
$$
r \cdot \sum_{1 \leq j < k \leq m} n_{i_j,c_{t+d_{i_j,i_k}}} \geq \binom{l - r}{\text{AI} {\min}(f)}
\quad (4)
$$
满足时,求解从步骤II导出的方程组的时间复杂度为
$$
T_1 = N^\omega,
$$
其中 $ N = \binom{l - r}{\text{AI}
{\min}(f)} $,且 $ \omega $ 是高斯消元的参数,本文采用 $ \omega = 3 $。恢复线性反馈移位寄存器初始状态的复杂度为
$$
T = 2^r N^\omega.
$$
我们需要的数据是
$$
D = \max\left(rm, \binom{l - r}{\text{AI}_{\min}(f)}\right).
$$

关键条件是满足不等式(4)。事实上,当 $ \text{AI} {\min}(f) $ 足够小(特别是当 $ \text{AI} {\min}(f) = 1 $)时,该条件在大多数情况下可以满足。在这种情况下,我们可以直接看出,数据复杂度优于[3]中代数攻击的数据复杂度。然而时间复杂度的改进并不确定。可以推导出,当 $ r $ 满足以下不等式时,我们攻击的时间复杂度小于传统代数攻击在[3]中给出的时间复杂度:
$$
\frac{r}{\omega} < \log_2\left(\binom{l}{d}\right) - \log_2\left(\binom{l - r}{k}\right),
\quad (5)
$$
其中 $ r $ 是猜测的初始状态比特数,$ d = \text{AI}(f) $、$ k = \text{AI}_{\min}(f) $ 和 $ \omega $ 是高斯消元的参数。

事实上,如果充分利用 $ f| {x_i=c} $ 的零化子,则通过猜测 $ r $-比特初始状态所能得到的方程数量可能超过 $ r \cdot \sum {1 \leq j < k \leq m} n_{i_j,c_{t+d_{i_j,i_k}}} $。设 $ G = {g \in \text{AN}(f| {x_i=c}) \mid \deg(g) = \text{AI} {\min}(f)} $,对于元素 $ g \in G $,将其与次数小于 $ \text{AI}_{\min}(f) $ 的单项式相乘至 $ g $,我们可能会得到可用于构造方程的新多项式。

我们的方法为基于线性反馈移位寄存器的流密码所采用的滤波布尔函数提出了一种新的设计准则 $ f $,即密钥流生成器的参数不应同时满足不等式(4)和不等式(5),这意味着设计者应注意其密钥流生成器应满足以下条件:
(a) $ \text{AI} {\min}(f) $ 应足够大,以抵抗我们的猜测然后代数攻击。
(b) 对应于 $ \text{AI}
{\min}(f) $ 的变量数量不应过大。

请注意,我们的方法适用于所有类型的具有非线性滤波的基于LFSR的流密码。如果目标流密码满足不等式(4)和(5),则我们可以降低时间和数据复杂度。

5 我们的方法在忽略我们准则的基于线性反馈移位寄存器的流密码上的应用

在本节中,我们给出一个例子,以说明非线性滤波布尔函数的 $ \text{AI}_{\min}(f) $ 不应过小。

目标模型与图1中所示的模型相同。LFSR的长度为80,其初始状态比特为 $ (s_0, s_1, …, s_{79}) $。线性反馈多项式是本原的。滤波布尔函数是一个9变量的布尔函数 $ f = f(x_1, x_2, …, x_9) $,$ \text{AI}(f) $ 是最优的。假设LFSR左移且为规则时钟驱动。$ f $ 的9个输入根据此完全正差集从LFSR中选取:(0,1,3,7,12,20,30,44,65)。

由上述描述可知,该模型能够在最大程度上抵御文献[3]中给出的传统代数攻击。接下来我们将说明,尽管 $ \text{AI}(f) $ 是最优的,但如果该模型违背了第4节中提到的我们的准则,则我们的方法仍然有效。

假设 $ \text{AI} {\min}(f) = 1 $,且对应的变量为 $ x_7 $,即 $ \text{AI}(f| {x_7=0}) = \text{AI}(f|_{x_7=1}) = 1 $,这意味着该模型违背了我们的准则。

根据第4节给出的猜测然后代数攻击,我们可以猜测 $ r = 41 $ 个初始状态比特 $ (s_{38}, s_{31}, …, s_{79}) $。然后我们可以得到至少41个线性方程,这些方程满足不等式(4),即 $ r \geq \binom{80 - r}{\text{AI} {\min}(f)} = 39 $。我们这种攻击的时间复杂度是
$$
T = 2^r \left( \binom{80 - r}{1} \right)^\omega = 2^{56.86},
$$
其中 $ m $ 是对应于 $ \text{AI}
{\min}(f) $ 的 $ f $ 的变量数量。数据复杂度为
$$
D = \max\left(r, \binom{80 - r}{1}\right) = 2^{5.36}.
$$
内存复杂度为
$$
M = 2^{10.72}.
$$

表3显示了我们的方法(GA)与传统攻击(AA)在该模型上的比较,如[3]中所述。

攻击方法 时间复杂度 T 数据复杂度 D 内存复杂度 M
我们的方法 $ O(2^{56.86}) $ $ O(2^{5.36}) $ $ O(2^{10.72}) $
代数攻击 $ O(2^{73.56}) $ $ O(2^{24.52}) $ $ O(2^{49}) $

注释1 :这个例子验证了,尽管目标模型的滤波布尔函数具有最优代数免疫性,但如果它不满足我们的准则,分析人员仍然可以使用我们的猜测然后代数攻击来恢复初始状态,且时间和数据复杂度低于[3]中给出的传统代数攻击。

6 结论

本文引入了一个新的参数,称为布尔函数 $ f $ 的一阶最小代数免疫度 $ \text{AI} {\min}(f) $,并研究了 $ \text{AI} {\min}(f) $ 的一些理论性质。基于我们的研究成果,我们提出了一种针对带有非线性滤波布尔函数 $ f $ 的基于线性反馈移位寄存器的流密码的猜测然后代数攻击方法,该方法通过预先猜测部分状态比特,然后对其应用代数攻击。

我们的方法充分利用每一个已猜测的比特,尽可能生成大量次数小于或等于 $ \text{AI}(f) $ 的方程。在某些条件下,该方法的时间和数据开销低于传统代数攻击在[3]中的开销。我们的方法为带有非线性滤波的基于LFSR的密钥流生成器提出了一个新的设计准则。我们将该方法应用于一个使用最大代数免疫布尔函数 $ f $ 作为其滤波器的80级密钥流生成器,而 $ \text{AI}_{\min}(f) $ 非常小,这违反了我们的准则。我们的方法在时间、内存和数据复杂度方面均低于传统代数攻击。

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不平衡电网下自抗扰顺序模型预测PWM整流器控制仿真模型(Simulink仿真实现)

内容概要:本文围绕面向城市空中交通的多无人机路径规划问题展开研究,提出了一套融合全局规划、动态避障与局部协同调整的综合路径规划方法。研究内容涵盖基于改进RRT算法与图论的全局路径规划、基于动态风险场和动态窗口法(DWA)的模型预测控制实现动态避障,以及基于分布式协同控制的多无人机局部路径协同策略。通过Matlab平台构建仿真环境,在多种典型城市交通场景下对所提方法进行了系统性验证,结果表明该方法在路径安全性、编队稳定性与任务效率方面表现优异。文章还深入探讨了算法的创新点与未来研究方向,为复杂城市环境下多无人机系统的自主协同提供了理论支撑与技术路径。; 适合人群:具备自动化、控制理论、计算机科学或相关领域基础知识,从事无人机系统、智能交通、路径规划、多智能体协同控制等方向研究的研究生、科研人员及工程技术人员。; 使用场景及目标:①为城市空中交通系统中的多无人机安全、高效飞行提供可靠的路径规划解决方案;②支持在复杂、动态的城市场景中开展无人机自主导航、编队飞行与协同控制的技术研究与仿真验证。; 阅读建议:建议结合提供的Matlab代码进行实践操作,重点关注算法的具体实现细节、参数配置对性能的影响以及不同仿真场景下的实验设计,以深入理解各模块的集成逻辑与实际应用效果。

上市公司赫芬达尔指数、企业勒纳指数(1999-2025年)

上市公司赫芬达尔指数(HHI)和勒纳指数(LI)是衡量市场结构和市场势力(垄断力量)的两个重要指标 赫芬达尔指数(HHI)可衡量一个公司在市场中的相对份额或集中度,通过计算公司在市场中份额的平方和得出。数值越小,说明市场份额分布越分散,竞争程度越高;数值越大,说明市场集中度越高,少数企业占据较大份额,垄断程度越高 勒纳指数(LI)用于衡量企业的市场势力,即企业偏离完全竞争价格、制定高于边际成本的价格的能力,数值越接近1,表示企业市场势力越强,垄断程度越高 本文借鉴刘贯春等(2021)、孙茹峰和李楠博(2024)的思路和方法,分别测算上市公司赫芬达尔指数、勒纳指数: 赫芬达尔指数 = (公司营业收入/同行业同年营业收入合计)的平方和 企业勒纳指数 =(营业收入-营业成本-销售费用-管理费用)/营业收入 一、数据介绍 数据名称:上市公司赫芬达尔指数、企业勒纳指数 数据范围:上市公司 时间范围:1999-2025年 样本数量:85810条 数据来源:上市公司年报 更新时间:2026年11月 数据说明:内含原始数据、测算结果 二、数据指标 股票代码 股票简称 年份 省份 城市 区县 省份代码 城市代码 区县代码 行业代码 行业名称 赫芬达尔指数 勒纳指数 营业收入 营业成本 销售费用 管理费用 三、参考文献 [1]刘贯春,叶永卫,张军.社会保险缴费、企业流动性约束与稳就业——基于《社会保险法》实施的准自然实验[J].中国工业经济,2021,(05):152-169. [2]孙茹峰,李楠博.金融化对企业绿色转型意向的影响研究[J].管理学报,2024,21(11):1612-1620+1677. [3]张倩肖,段义学.数字赋能、产业链整合与全要素生产率[J].经济管理,2023,45(04):5-21. [4]伍兆祥,代吉林,

【选址和定容】模拟退火改进多目标粒子群算法在分布式电源选址和定容中的应用【IEEE69节点】(Matlab代码实现)

内容概要:本文研究了模拟退火改进多目标粒子群算法在分布式电源选址和定容中的应用,以IEEE69节点配电系统为算例进行仿真分析。通过融合模拟退火算法的强全局搜索能力与粒子群算法的高效局部收敛特性,构建了一种改进的多目标优化算法,用于解决分布式电源在配电网中的最优位置选择与容量配置问题。研究旨在实现多重优化目标,包括最小化网络有功损耗、提升节点电压质量、增强系统运行的经济性与稳定性。文中详细阐述了多目标优化模型的数学构建、算法的改进机制与实现流程,并基于Matlab平台完成了算法编程与仿真验证,结果表明所提方法在求解质量和收敛性能上均优于传统算法。; 适合人群:具备电力系统分析、优化理论基础及Matlab编程能力,从事配电网规划、分布式能源系统优化、智能优化算法应用等相关领域的科研人员、工程师以及高校研究生。; 使用场景及目标:①解决高比例分布式电源接入背景下配电网的科学规划问题;②为新型电力系统中源网协调设计提供有效的优化工具;③为相关领域的科研工作提供可复现、可拓展的算法模型与仿真代码实例,支持进一步的算法对比与功能升级。; 阅读建议:建议读者结合提供的Matlab代码与IEEE69节点标准数据,动手复现实验结果,深入理解算法的参数设置、迭代过程与多目标折衷分析方法,并可根据实际研究需求修改目标函数或引入新的约束条件以适应不同的应用场景。

海康威视后台摄像头视频管理系统

海康威视后台摄像头视频管理系统,vue+py框架

esp-labs-web- 把 ESP32-S3 实验台搬进浏览器:交互式学习指南

esp-labs-web项目把 ESP32-S3 的实验台教程做成了一个网页应用,叫 ESP32 Labs,里面有 32 个动手实验,带实时模拟器、3D 板子、引脚图,还有一个能逐行讲固件的代码阅读器。 每个实验就是一张单子,写着目标、用到的引脚在实时引脚图上的位置、接线、烧录命令和要打勾的步骤,旁边还有个模拟器,能先在浏览器里看到应该出现的效果。 模拟串口也挺像回事,在里面敲个命令,板子会像真固件一样回你,不用先把硬件接好就能先练一遍。 代码阅读器读的是实验真正烧进去的固件,Tour 模式一次只走几行,还先让你猜,Story 模式跟着程序从 setup() 一路往下走,Explore 是点哪行讲哪行,生词一次只给三个,词典还会记住你见过的词。 语言做了 8 种,英法西意德中日阿都有,阿拉伯语还是从右往左排版,手机 390 像素宽也能用,浅色深色、减动效都照顾到了。 里面还有个 3D 的 DevKitC-1 板子,六个标注点一点就亮,还会列出用它的实验,实验台日志就是 public/data 里的一份普通 JSON,改了不用重新编译,学习进度只存在你自己浏览器里,不用注册账号。 实验主题分得挺全,入门、显示和按键、Wi-Fi、RFID、蓝牙、声音都有,传感器那块还是计划中,每个实验的固件都是 esp-labs 里独立的 PlatformIO 工程。

无刷直流电机BLDC无感+滑模观测器+转速电流双闭环PI控制(总共三个仿真模型)(Simulink仿真实现)

内容概要:本文档系统性地提供了无刷直流电机(BLDC)的高级控制策略仿真资源,聚焦于无位置传感器控制技术,重点实现了基于滑模观测器(SMO)的转子位置估算方法,并结合转速与电流双闭环PI控制结构,构建了完整的Simulink仿真模型体系。资源包含三个核心仿真模型:无感控制下的滑模观测器设计、双闭环PI控制器的参数整定与动态调节,以及系统整体的运行性能仿真分析。文档深入剖析了滑模观测器在反电动势提取与相位补偿中的关键技术,展示了其在不同工况下对电机启动、调速及负载扰动响应的鲁棒性表现,旨在帮助研究人员掌握BLDC在无传感器条件下的高精度控制实现路径,并为进一步引入模糊PID等先进控制策略提供对比基准与技术支撑。; 适合人群:具备电机控制理论基础、自动控制原理知识及Simulink建模经验,从事电气工程、自动化、电力电子或新能源驱动系统研究的科研人员、工程技术人员及高校研究生。; 使用场景及目标:①深入理解无刷直流电机无位置传感器控制的基本原理与实现流程;②掌握滑模观测器在转子位置与速度估算中的设计方法及其抗干扰特性;③学习并优化转速电流双闭环PI控制结构,提升系统动态响应性能与运行稳定性。; 阅读建议:建议结合Simulink模型进行同步仿真操作,重点关注滑模观测器的抖振抑制效果、系统启动过程的稳定性以及PI参数调节对动态性能的影响,同时可参照文档中提及的模糊PID等对比方案,拓展对先进控制算法的研究与实践应用。

WeVisOne-VL一套模型,把检测、分割、抠图和OCR都接到了一起

WeVisOne-VL 想解决的不是单点能力更强,而是把目标级理解和像素级理解放进同一套视觉语言模型里:从点、框,到 mask,再到连续 alpha matte,都能统一生成。 它覆盖检测、指代表达定位、计数、点选、OCR、分割和抠图,最大的看点是输出粒度可以按需求切换,而且遇到图里根本不存在的目标时,能直接返回 None,尽量避免“看错了还硬答”的幻觉。 技术上,它把任务统一写成结构化文本预测,再配一个只有 960 万参数的轻量像素解码器,不依赖 SAM,也能把框进一步细化成 mask 和 alpha matte。项目同时放出了 2B、4B 权重、推理包、Cookbooks、评测流程和 Gradio Demo;按仓库给出的结果,4B 版本在检测、指代定位、计数、OCR、分割和抠图等多项基准上都压过一批强开源基线。 更值得琢磨的是它背后的数据引擎:用知识图谱驱动概念发现,再结合专家模型与 VLM 校验,把框扩展到 mask 和高质量透明度标注,累计覆盖超过 1 亿张图像。这类工作真正有价值的地方,不只是又做出一个大模型,而是让“看见什么”和“精确到哪一层”第一次被放进一条顺滑的产品链路里。

模糊PID与传统PID控制无刷直流电机对比仿真模型(Simulink仿真实现)

内容概要:本文详细介绍了模糊PID与传统PID控制无刷直流电机对比仿真模型的Simulink实现方法,旨在通过仿真手段系统性地对比两种控制策略在无刷直流电机调速系统中的动态性能差异。文章首先阐述了无刷直流电机的数学建模过程,继而深入解析传统PID控制的基本原理,并重点论述模糊PID控制器的设计流程,涵盖模糊规则的构建、隶属度函数的选取以及模糊推理机制的实现。通过构建完整的Simulink仿真模型,对两种控制器在启动响应速度、抗外部干扰能力及稳态控制精度等关键性能指标上进行了全面的对比分析。仿真结果表明,相较于传统PID,模糊PID控制在应对非线性、时变系统时表现出更强的鲁棒性和更高的控制精度,有效提升了系统的整体性能。; 适合人群:具备一定自动控制理论基础和Simulink仿真软件操作经验的高等院校自动化、电气工程等相关专业的学生、科研人员,以及从事电机驱动与控制技术研发的工程师。; 使用场景及目标:①作为教学案例,帮助学生直观理解PID控制与模糊PID控制的核心原理及其在工程实践中的差异;②为科研项目提供一个可靠的控制算法对比与验证的仿真平台;③为工业界在电机控制策略的选型、优化及先进控制算法的工程化应用提供理论依据和技术参考。; 阅读建议:建议读者结合提供的仿真模型文件,亲自动手搭建并调试仿真系统,重点关注控制器参数(如PID增益、模糊规则表、隶属度函数形状)的设置对系统动态响应和稳态性能的影响规律,并可尝试修改模糊控制规则或引入其他智能控制算法(如神经网络控制)进行扩展性研究,以深化对现代控制理论的理解与应用。

一加padpro第三方twrp合集 支持多版本 一加padpro第三方rec

资源说明: 一加padpro第三方twrp合集 支持多版本 一加padpro第三方rec 需要解锁bl后刷入对应分区 需要会写入的朋友使用 内有多个版本 参考刷写博文: https://blog.youkuaiyun.com/mg668/article/details/141925007? https://blog.youkuaiyun.com/mg668/article/details/145971536?

工业互联网工控安全与工业质检AI大模型建设方案.pptx

工业互联网工控安全与工业质检AI大模型建设方案.pptx

边缘计算环境中基于启发式算法的深度神经网络卸载策略(Matlab代码实现)

内容概要:本文系统探讨了在边缘计算环境中,如何利用启发式算法解决深度神经网络(DNN)的任务卸载问题,并提供了完整的Matlab代码实现方案。文章首先分析了边缘计算环境下DNN推理所面临的关键挑战,如计算资源受限、通信延迟敏感以及能效约束等;在此基础上,构建了以最小化任务延迟、系统能耗与经济成本为核心的多目标优化模型,并详细阐述了基于贪心算法、遗传算法、粒子群优化(PSO)等典型启发式算法的卸载决策机制。通过对多种应用场景的仿真实验,对比评估了不同算法在任务完成时间、资源利用率和能量消耗等方面的性能表现,验证了所提策略在提升系统整体效率方面的有效性与优越性。文档还包含了Matlab仿真环境搭建、参数配置说明及结果可视化方法,为相关研究提供了可复现、可扩展的技术框架。; 适合人群:具备一定计算机网络、边缘计算、人工智能或优化理论基础的研究生、科研人员及工程技术开发者,特别适用于从事DNN模型部署、边缘智能、任务调度与资源管理等相关领域研究的专业人士。; 使用场景及目标:① 研究边缘计算中深度学习模型的高效执行与部署策略;② 学习并实现基于启发式算法的计算任务卸载与资源协同优化方法;③ 利用Matlab平台进行智能算法仿真、性能评估与科研原型开发,支撑学术研究或工程实践。; 阅读建议:建议读者结合提供的Matlab代码逐章节深入阅读,重点关注问题建模、算法设计与仿真实验部分,动手运行并调试代码以加深对卸载机制与优化过程的理解,同时可根据实际应用场景对算法参数、目标函数或网络拓扑进行定制化改进与拓展研究。

通信行业CentOS 7内核网络栈优化:高并发连接下UDP/TCP性能调优与系统资源管理

内容概要:本文聚焦于CentOS 7系统在通信行业高并发场景下的性能调优实践,重点围绕内核网络栈优化展开,涵盖UDP/TCP缓冲区调整、文件句柄与连接跟踪表扩容、TIME_WAIT状态复用、软中断分布优化及tuned工具的自动化调优。通过具体配置参数和实际案例(如VoIP软交换系统)深入解析各项调优措施的设计原理与实施效果,有效解决高CPS下丢包、连接失败等问题,并展望了向云化、eBPF等动态智能调优方向的发展趋势。; 适合人群:从事通信系统运维、网络开发或Linux系统性能优化的技术人员,具备一定操作系统和网络基础知识,工作经验1年以上的中初级工程师。; 使用场景及目标:①应用于软交换、媒体网关、信令网关等高并发通信设备的系统调优;②解决UDP丢包、conntrack表满、TCP连接队列溢出等典型性能瓶颈;③提升系统在小包高频、低时延要求场景下的稳定性和吞吐能力。; 阅读建议:建议结合实际生产环境或测试平台同步验证文中配置,重点关注参数背后的物理意义(如BDP、softirq、conntrack机制),并配合ss、conntrack、dmesg等命令进行调优前后对比分析,确保安全可控地实施变更。

小学必背75首古诗词PDF全集-可打印原文阅读版

按小学课标75首诗单整理,收录75首古诗词的篇名、朝代、作者和正文,附可点击目录。共12页,A4紧凑双栏排版,适合小学语文古诗词诵读、温习和打印阅读。由小诗童学古诗整理,完整保留当前诗库原文。

从Elasticsearch的jvm.options读懂JVM参数的生效核验、内存分账与诊断兜底代码包

拿到一台机器和一个 Java 服务,怎样确认 JVM 实际吃进去了哪些参数,怎样给堆和堆外分配内存,怎样把 GC 日志、堆转储、异常栈这些“事后取证”的参数配齐,以及怎样在 JDK 8 与 JDK 9+ 之间安全迁移。 讲解的抓手是 Elasticsearch(下文简称 ES)的 jvm.options。这份文件经过 ES 团队多年打磨,又被无数生产集群验证过,几乎每一行都对应一个踩过的坑,是学习 JVM 参数最好的“样板间”。

2024 《计算机网络》实验教学指导书.doc

2024 《计算机网络》实验教学指导书.doc

(Multisim课设资料)最全面函数信号发生器(三角波+正弦波+方波信号+锯齿波仿真设计+报告文档

内容概要:本文介绍了一套基于Multisim的函数信号发生器仿真设计方案,系统涵盖了三角波、正弦波、方波和锯齿波等多种信号的生成与仿真,配套完整的仿真文件与课程设计报告。该资料聚焦于电子系统仿真设计,通过构建运算放大器为核心的波形产生电路,实现多波形输出的调节与观测,帮助使用者掌握信号发生器的基本工作原理、电路设计方法及Multisim仿真工具的操作技巧。文章还提及其他相关电力电子与控制系统仿真资源,如直流稳压电源、无刷直流电机控制、SVPWM逆变器等,展示了丰富的科研与教学应用实例,突出了理论与实践相结合的教学理念。整体内容结构清晰,适用于课程设计、实验教学与自主学习,有助于提升学生的综合实践能力。; 适合人群:电子信息工程、自动化、电气工程及其相关专业的本科生及研究生,具备基本电路理论和仿真软件操作基础的学习者。; 使用场景及目标:①用于高校课程设计、实验教学或毕业设计中的信号发生器项目开发;②学习Multisim仿真软件在模拟电路设计中的应用;③掌握多波形信号发生器的电路结构、工作原理与调试方法;④拓展至电力电子与自动控制系统的仿真实践,提升系统设计与分析能力。; 阅读建议:建议结合提供的仿真文件与报告文档同步操作Multisim软件,动手搭建电路并调整参数以观察波形变化,深入理解各模块的实现机制;同时可参考文中提到的其他仿真案例,拓宽知识视野,强化综合应用能力。

2025海外代理IP深度横评:Bright Data、IPFoxy、SmartProxy等六大服务商实战对比

本文深度横评2025年六大海外代理IP服务商(Bright Data、IPFoxy、SmartProxy、IPIPGO、Kookeey及青果网络),基于实战测试数据,从IP池质量、速度稳定性、性价比等维度进行对比。针对跨境电商、数据爬虫、社交媒体管理等不同业务场景,提供精准的选购指南与避坑建议,帮助企业用户根据自身需求选择最合适的代理IP解决方案。

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