[发明专利]一种减少传输能耗的信息加密优化方法

权利要求书

1.一种减少传输能耗的信息加密优化方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：密钥调度过程

密钥调度过程将256位主密钥进行32次Feistel结构函数运算后生成10个256位的轮子密钥，分别为K₁,K₂,……K₁₀；

密钥调度过程具体如下，前两个轮子密钥K₁和K₂是由主密钥K直接导出，导出方式为：

K₁||K₂＝K

其中，K₁,K₂∈V*，V*表示所有有限长度的二进制矢量字符串的集合，长度是4的倍数，用十六进制形式表示；K₁,K₂是V*中连续的字符串，且K₁是具有较高阶长度的子字符串，K₂是具有较低阶长度的子字符串；

轮常数使用X操作，128位的轮常数C_i定义为：C_i＝L(i)，i＝1,2,…,32；定义：

其中，C,a,b是128位输入；剩余的轮子密钥K₃,K₄,...,K₁₀是由最初的轮子密钥K₁,K₂衍生出来的，其推导公式如下：

(K_2i+1,K_2i+2)＝F[C_8(i-1)+8]·...·F[C_8(i-1)+1](K_2i-1,K_2i),i＝1,2,3,4；

步骤二：数据加密过程

Kuznyechik加密过程共执行9轮，每轮包括S变换，L变换和与步骤一中得到的相应的轮子密钥进行模二加运算，该过程表示为：

input→K₁→SL→K₂→SL→···→K₉→SL→K₁₀→output；

该步骤中，具体的Kuznyechik数据加密执行过程如下：

步骤a:将输入的128位纯文本与第一个轮子密钥K₁做模二加运算；

步骤b:将步骤(a)中的结果通过S变换；

S变换即S盒变换，将128位值分割成16个8位的元素a₁₅,a₁₄,…a₁,a₀，每一个元素经过非线性双射π变化后被替换；非线性双射变换实质是一个替换表，每一个输入定义了矩阵索引π，且该索引的值为变换的输出；S变换过程使用固定S盒将输入的每个字节变换成的输出字节，表示如下：

S(a)＝S(a₁₅||...||a₀)＝π(a₁₅)||...||π(a₀)

其中，a＝a₁₅||...||a₀∈V₁₂₈，其中a为128位输入，a_i∈V₈，i＝0,1,…,15；V_s表示长度为s的所有二进制字符串的集合，s为非负数；

步骤c:将步骤(b)中的结果通过L变换；

L变换基于R变换，一次完整的L变换需要连续执行16次R变换，表达式如下：

L:V₁₂₈→V₁₂₈；L(a)＝R¹⁶(a),a∈V₁₂₈

R(a)＝R(a₁₅||...||a₀)＝l(a₁₅,...,a₀)||a₁₅||...||a₁

R变换的第一个输出元素是由l变换获取的，l变换的操作定义如下：

其中，a_i∈V₈,i＝0,1,...,15，Δ代表双射映射，是双射映射的逆变换，Kuznyechik算法的所有操作都在有限域GF(2)[x]/p(x)中执行，其中

p(x)＝x⁸+x⁷+x⁶+x+1∈GF(2)[x]

R变换的其它输出元素是具有指数衰减的a₁₅到a₁以固定形式转化而来，在16次R变换操作后，由于l操作，所有顺序改变的字节其值发生了变化。