On construction of lightweight MDS matrices

数学 可逆矩阵 异或门 单位矩阵 按位运算 一般化 乘法(音乐) 基质(化学分析) 离散数学 矩阵乘法 算术 块(置换群论) 密码学 组合数学 算法 计算机科学 纯数学 逻辑门 特征向量 物理 数学分析 量子 量子力学 复合材料 材料科学 程序设计语言
作者
Shi Wang,Yuan Chen,Yunqing Li,Xiangyong Zeng
出处
期刊:Advances in Mathematics of Communications [American Institute of Mathematical Sciences]
卷期号:16 (4): 1023-1049
标识
DOI:10.3934/amc.2022094
摘要

MDS matrices are widely used in block ciphers. Constructing lightweight MDS matrices is one of the research focuses of lightweight cryptography. In this paper, we define a new operation called the Copy operation by using registers. It is a generalization of Type 3 elementary operations (add a row to another one multiplied by a nonzero number). It is shown that any nonsingular matrix can be obtained by Copy operations and Multiplication operations from the identity matrix $ I $ (a Copy Block Implementation of the matrix). Thus we introduce a new metric called gw-xor using Copy Block Implementations to construct lightweight MDS matrices with respect to low xor gates. Compared with sw-xor, the gw-xor count is a better approximation of the optimal implementation cost, and in particular it may be a better approximation of the optimal implementation cost than s-xor. By searching the potential paths of Copy operations that can obtain formal MDS matrices (i.e., matrices with indeterminate elements and each determinant of square submatrix of any order is a nonzero polynomial in these indeterminates), we find 52 classes $ 16\times 16 $ and $ 32\times 32 $ binary MDS matrices with 35 and 67 xor gates respectively, which are the best known results. Furthermore, by considering the depth of MDS matrices, we find more $ 4\times4 $ MDS matrices over $ \mathbb{F}_{2^n} $ with the lowest xor gates at depths 3, 4, 5.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
项烨霖完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
ehsl完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
呆瓜不呆完成签到,获得积分20
1秒前
milkmore发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
一地狗粮完成签到,获得积分10
2秒前
热情的小土豆完成签到,获得积分10
3秒前
zdzz发布了新的文献求助30
3秒前
LYSM发布了新的文献求助10
4秒前
gujh完成签到,获得积分10
4秒前
田様应助小成采纳,获得10
4秒前
5秒前
甄昕发布了新的文献求助10
5秒前
李传峥发布了新的文献求助10
5秒前
Abstract完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
zhangz发布了新的文献求助10
6秒前
在水一方应助安蓝采纳,获得10
7秒前
li完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
不摇碧莲完成签到 ,获得积分10
8秒前
科研通AI6.4应助doby采纳,获得10
10秒前
丘比特应助闭上眼睛采纳,获得10
10秒前
hamier完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
Hello应助李传峥采纳,获得10
12秒前
12秒前
秋风应助煤球采纳,获得10
12秒前
橘子完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
搁浅发布了新的文献求助10
13秒前
非人非完成签到,获得积分20
13秒前
14秒前
14秒前
deepermoon完成签到 ,获得积分10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Perfectionism in School 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7728499
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9280753
关于积分的说明 20139179
捐赠科研通 7305975
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3302813
关于科研通互助平台的介绍 2455931
邀请新用户注册赠送积分活动 2310998