[发明专利]一种可处理大分组数据的加密方法

说明书

本发明涉及一种可处理大分组数据的加密方法，包括(1)选择大分组长度参数t，则明文长度为128t比特，密钥长度为128t/2比特；(2)将明文解析为2l个128比特的状态小组(x₁,x₂...x_l,x_l+1...x_2l)，将密钥解析为l个128比特的密钥小组其中，2l＝t；(3)对所述明文的状态小组进行n轮循环加密，其中第i轮加密的输入为第i‑1轮加密的输出，第1轮加密的输入为所述明文的状态小组，2≤i≤n，n为正整数；本发明提供的一种可处理大分组数据的加密方法，能够通过改进伪随机值引入方式与轮函数本身，实现了以更低的轮数达成更高轮数的安全度的目标。

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，具体涉及一种可处理大分组数据的加密方法。

背景技术

社会的信息化是当今时代的热点问题，与之相伴的是信息产业的蓬勃发展。在这样的背景下，一方面，信息资产逐渐成为了企业的核心资产之一，另一方面，企业所需保有的信息量在逐年攀升。保障众多重要信息的机密性，涉及企业的核心利益，是意义重大的问题；而处理大量信息所需的时间、机器等开销，使得企业成本增加，因此在提供充分安全保障的同时，尽量缩减加密开销，是艰巨的挑战。

解决上述问题的关键是对称密钥加密算法；而应用最广泛的对称密钥加密算法则是分组密码，这得益于其出色的实现效率与研究透彻的安全性。分组密码算法在为用户数据提供机密性之余，还被广泛用于构造其它密码学函数如密码学杂凑函数、消息认证码等，因此是信息安全领域最重要的密码学组件之一。为满足上述安全需求，须设计效率高、安全性好的分组密码。此处安全性的含义，随需求不同而有所差异：如仅单纯保障数据的机密性，则分组密码算法只需在单一未知密钥下，表现得类似伪随机置换，即可满足需要；但若要使用分组密码构造其它算法，或要通过加密模式等具备可证明安全的结构扩展分组密码的定义域，则需要分组密码表现得类似理想的随机密码，要求其不仅在单一密钥下表现类似随机置换，还需在多个密钥下表现得类似相互独立的一族随机置换。这对分组密码的设计也是新的挑战，超出了通常理解的保密性的范畴。

分组密码通常具备相对较小的、固定的定义域——该定义域的规模称为分组长度。为加密大量数据，可考虑的选项包括使用加密模式、选择分组长度较大的特殊密码等。然而据研究，现有加密模式提供的安全强度相对较低，在攻击者能够影响部分参数的情形下，很可能不安全。而分组长度较大的、特别设计的分组密码，其分组长度通常仍然是少数固定的值，应用的灵活性仍相对较低。为弥补灵活性的缺陷，一些新提出的设计——如美国国家安全局于2013年中发布的新型SIMON与SPECK分组密码系列——包含了多个分组长度不同的算法，使得灵活性大幅增加；然而其分组长度最大仅为128比特，仍未实现在极大范围内可调的目标。这些都表明，为满足大量数据快速加密的需求，设计特别的、基于分组密码的大数据加密算法，是十分迫切的。

目前，常用的分组密码方案包括：DES、AES、SMS4、PRESENT等，在安全度方面，DES的差分/线性分析可在理论上破解，在相关密钥下不安全，实际情形下也已被穷举破解。AES对单密钥情形下的差分/线性分析有可证明的安全界，但在相关/选择密钥下安全性弱。SMS4相当于71.87％比例的轮数一倍利用线性分析理论攻破；PRESENT在单密钥情形下，约相当于83.87％比例的轮数已被利用线性分析理论攻破，但在已知密钥情形下安全性弱。上述方案中DES、SMS4与PRESENT的安全性均由后续的实际分析结论支持，实际分析时发现无法攻破完整的密码方案/无法给出实用、高效的攻击，即认为该方案实际运用时是比较安全的。然而通常的密码分析并不能全面保障方案的安全性，例如AES在设计时，特别注意了抵御差分与线性攻击，能够给出安全界的理论证明；然后后续研究发现，AES的密钥编排扩散速度相对较慢，在相关/选择密钥条件下的安全性较弱，AES-192与AES-256都已被相关密钥差分攻击理论上完全攻破，10轮AES-128则有相对复杂的已知密钥区分器，其作用虽然尚不明确，但其令人怀疑其作为理想密码运用的合理性。