增强6G网络物理层安全性的二元混沌提升S-盒

第六代(6G)无线网络将连接数十亿资源受限设备和时效关键型服务,传统固定且繁重的加密技术会加剧时延与能耗压力,并难以抵御大规模预计算攻击。因此物理层安全(PLS)对实现轻量级信息论保护至关重要,但仍需强大且可重构的混淆组件,能够按网络切片、会话或设备进行动态调整,从而遏制大规模预计算攻击和侧信道攻击。 为满足上述需求,该研究团队首次为PLS引入混沌提升的替换盒(S-box),通过耦合β变换驱动的动力系统与二元条件采样技术,实现按需生成可复现的时变8位置换。该构建通过遍历性保持均匀分布,生成完整的8位双射函数,并支持跨会话实时多样化配置。最终实现的S-box在所有输出位均达到最优代数次数7,平均非线性度高达102.5(达到8理论上限值的85%),显著增强了对代数攻击和线性密码分析的抵御能力。差分和线性分析显示最大差分转移表(DDT)值为10(概率0.039),最大线性概率为0.648,表明其适用于搭配强扩散层的多轮密码结构,在安全性与效率间实现卓越平衡。 这项研究提出的可重构轻量级S-box通过提供硬件友好的快速混淆组件,并具备应对动态威胁的内生灵活性,直接满足了6G网络对物理层安全的核心要求。

作者所在地: VIP可见
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-11-15 19:00

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