[发明专利]一种SM4加密方法及装置

权利要求书

1.一种SM4加密方法，其特征在于，包括：

迭代计算步骤，将128比特的数据表示为X＝(X₀,X₁,X₂,X₃)，32轮的加密密钥记为RK_i,i＝0,1,...,31，进行32次迭代运算：其中表示异或运算；

反序计算步骤，令(Y₀,Y₁,Y₂,Y₃)＝(X₃₅,X₃₄,X₃₃,X₃₂)，则输出的128比特的加密数据表示为Y＝(Y₀,Y₁,Y₂,Y₃)；

其中，合成置换T的输入和输出都是32比特，由非线性变换τ和线性变换L复合而成T(·)＝L(τ(·))。

2.根据权利要求1所述的SM4加密方法，其特征在于，将32比特输入数据表示为：A＝(a₀,a₁,a₂,a₃)，其中，a₀,a₁,a₂,a₃均为8比特字节，则τ(A)＝(S(a₀),S(a₁),S(a₂),S(a₃))。

3.根据权利要求2所述的SM4加密方法，其特征在于，T(A)＝L(τ(A))＝L(S(a₀),S(a₁),S(a₂),S(a₃))。

4.根据权利要求3所述的SM4加密方法，其特征在于，定义L(B)：<<<表示循环左移操作；记I₃₂为32×32的单位矩阵，则B＝I₃₂·B；记为将I₃₂的各行向上循环移动2行得到的矩阵，则有同理也有其中通过将矩阵I₃₂各行向上循环移动10、18、24行得到；记则有：记I₈为8×8的单位矩阵而0₈为8×8零矩阵，32比特字B为Sbox的输出，B＝[S(a₀),S(a₁),S(a₂),S(a₃)]^T，如下表示：

$\begin{array}{c}B=\left[\begin{array}{cccc}{I}_8& 0_8& 0_8& 0_8\\ 0_8& 0_8& 0_8& 0_8\\ 0_8& 0_8& 0_8& 0_8\\ 0_8& 0_8& 0_8& 0_8\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}S\left(a_0\right)\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]\&CirclePlus;\left[\begin{array}{cccc}{0}_8& 0_8& 0_8& 0_8\\ 0_8& I_8& 0_8& 0_8\\ 0_8& 0_8& 0_8& 0_8\\ 0_8& 0_8& 0_8& 0_8\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}0\\ S\left(a_1\right)\\ 0\\ 0\end{array}\right]\&CirclePlus;\left[\begin{array}{cccc}{0}_8& 0_8& 0_8& 0_8\\ 0_8& 0_8& 0_8& 0_8\\ 0_8& 0_8& I_8& 0_8\\ 0_8& 0_8& 0_8& 0_8\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ S\left(a_2\right)\\ 0\end{array}\right]\\ \&CirclePlus;\left[\begin{array}{cccc}{0}_8& 0_8& 0_8& 0_8\\ 0_8& 0_8& 0_8& 0_8\\ 0_8& 0_8& 0_8& 0_8\\ 0_8& 0_8& 0_8& I_8\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ S\left(a_3\right)\end{array}\right]\end{array}$

则

其中

的值由8比特的输入a₀决定，通过预计算含有256个元素的表格,记为并通过查表的方式来计算的计算可以通过预计算4张含有256个元素的表格，并通过4次查表以及3次异或运算来完成。