[发明专利]加解密一致的SP网络结构轻量级分组密码实现方法

说明书

本发明公开了一种加解密一致的SP网络结构轻量级LBT分组密码实现方法。本发明设计了一种加解密一致的SP网络密码结构，该密码结构像Feistel网络密码结构一样，加密与解密是同一个算法，不需要专门设计解密算法，该结构进行加密的明文数据输入方向与进行解密的密文数据输入方向相同。将设计的这种密码结构实现为一种轻量级LBT分组密码算法，用户根据应用场合需求，选择不同的密钥长度密码算法。解决了基于SP网络结构密码很难做到加解密一致的瓶颈；使得LBT密码的加密与解密速度快，有利于软件和硬件实现，同时减少软硬件资源，从而非常适合作为轻量级分组密码。

技术领域

本发明涉及数据传输安全技术领域，尤其是一种加解密一致的SP网络结构轻量级LBT分组密码实现方法。

背景技术

密码体制是指实现加密和解密的密码方案，所谓的加密和解密通常都是成对出现的，有了加密就有解密。密码体制中，对称分组密码体制算法具有速度快、效率高的优势，适合于大批量数据加密的应用场景，是现代密码学主流方向之一。在分组密码算法当中，有三种密码结构，Feistel网络结构、SP网络结构及Lai-Massey网络结构。在这三种结构当中，其中，Feistel网络结构与SP网络结构是最为常用两种密码结构。

对于Feistel网络结构密码是由于DES密码算法的公布而广为人知，已被许多分组密码算法采用。对于这种Feistel网络结构密码，当知道加密算法，也就知道解密算法。Feistel网络结构密码的解密过程本质上和加密过程一样的，加密过程是将明文变成密文，而解密过程正好相反，它是将密文作为输入，其使用密码轮密钥的顺序正好和加密相反；这种加解密实现方式称为加解密一致(或者称为加解相似)，这也是基于Feistel网络结构密码最大优点。

SP(Substitution-Permutation)网络结构是直接按照Shanon提出的混淆和扩散准则而设计的。代换层是一些非线性变换，实现混淆准则，置换层是线性变换，实现扩散准则。AES、Safer及Shark等分组密码算法都采用了此结构，受AES密码算法的影响，欧洲21世纪密码标准中提交的17个分组密码候选算法中有13个选用了此类结构。此外，在Feistel结构的轮函数设计中也大多采用了SP网络结构。SP网络结构的分组密码得到了广大分组密码设计者的青睐，因为SP网络结构相比Feistel网络结构的分组密码能够更加快速的实现混淆和扩散。因为Feistel网络结构密码，每次只有一部分经过混淆和扩散，以至于要经过两轮的变换才能使得每一位都发生变换；而SP网络结构密码只需要一轮，所有的位都发生了变化。并且比较容易分析它的抵抗差分分析和线性分析的安全性。

近几年，物联网产业越来越大，物联网低端嵌入式设备(也称为资源受限设备)的信息安全问题越来越多，这些设备需要轻量级分组密码算法来保护数据的安全。然而轻量级分组密码算法研究成为密码领域的研究热点。

目前分组以及轻量级分组密码算法存在如下的问题：(1)基于SP网络结构密码的很难做到密码的加解密实现方式为加解密一致。这一点在实现中尤其重要；密码能够实现加解密一致，从而不需要专门设计解密算法，使得加密和解密速度快，非常有利于软件和硬件实现，同时减少软硬件资源，从而适合作为轻量级分组密码。(2)分组密码算法安全性不高。随着计算能力的增强，很多密码被暴露存在各种安全问题，特别是轻量级分组密码，主要原因是密码算法本身的混淆和扩散速度有点慢。

发明内容

本发明的目的是：提供一种加解密一致的SP网络结构轻量级LBT分组密码实现方法，它能解决基于SP网络结构密码很难做到加解密一致的瓶颈；解决现有分组以及轻量级分组密码算法技术存在的安全性不高的问题。

本发明是这样实现的：加解密一致的SP网络结构轻量级LBT分组密码实现方法，包括如下步骤：

步骤1：将64位明文或64位密文加载至寄存器，作为待加密或解密数据，进行加密运算或解密运算；