[发明专利]基于P置换改进的轻量级分组加解密方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于P置换改进的轻量级分组加解密方法、装置及存储介质，该方法采用的是具有分支的SPN结构；每一轮轮运算的加密过程可分为轮密钥加运算、S盒替换、P置换、轮密钥加运算；在P置换时根据轮数采用分支结构，将参与的数据分为高32位和低32位两个分支：若轮数为奇数轮时，高32位数据按其位置进行运算，低32位数据进行异或运算；若轮数为偶数轮时，高32位数据进行异或运算，低32位数据按其位置进行运算；对于轮密钥的更新也采用了奇数轮与偶数不同的原则。整个算法与传统的轻量级分组密码算法相比，本算法占用资源更小，且能抗击已知的攻击，适用于低成本、低功耗和超轻量级的实现。

技术领域

本发明属于计算机领域，特别涉及一种基于P置换改进的轻量级分组加解密方法、装置及存储介质。

背景技术

随着计算机和通信技术的发展，保证信息的安全存储、安全处理和安全传输尤为重要。特别地，随着Internet的广泛应用，以及个人通信、多媒体通信、办公自动化、电子邮件、电子自动转账支付系统和自动零售业务网的建立与实现都离不开信息安全，也离不开密码技术。分组密码是密码学的一个重要分支，受到了广泛关注，并且成为密码学研究的热点课题。分组密码本质上是将固定长度的明文经过有限轮迭代置换变换，转换为相同长度的密文。分组密码具有速度快、易于标准化和便于软硬件实现等特点。面对计算机的计算能力快速提高及基于数学分析的各种攻击方法，分组密码的安全性受到了严重威胁。研发出更高强度、高效的分组密码具有相当重要意义。

近年来，随着物联网嵌入式系统、无线传感网络等新型系统的大量应用和不断发展。使得在智能卡、移动计算设备、无人机及自动驾驶等领域的数据安全问题越来越突出，利用分组密码加密技术手段解决这些问题。考虑到对于RFID标签、传感器节点等这类低成本、低功耗的资源受限应用环境，传统的分组密码标准AES、SMS4等根本无法实现。因此，研究专门适用于这类资源受限环境下的轻量级分组密码引起了国内外学者的广泛关注，是一个新兴研究领域，也是目前国际密码学研究的热点问题。

近几年，为了适应物联网环境下的资源受限设备上的信息安全问题，设计者们提出了一系列轻量级分组密码算法。2006年Deukjo Hong提出了HIGHT。2007年Bogdanov etal提出了PRESENT。2009年Maryam Izadi et al提出了MIBS。2011年Shibutani et al提出了Piccolo，Guo et al提出了LED，Huihui Yap et al提出了EPCBC。2012年Julia Borghoff提出了PRINCE，Suzaki et al提出了TWINE。2014年Donggeon Lee提出了LEA。2015年G.Yanget al提出了SIMECK，R.Beaulieu et al提出了SIMON等加密算法。我国也在轻量级分组密码算法的研究中取得了丰厚的成果。2011年Wu and Zhang et al提出了Lblock，Gong etal提出了KLEIN。Li et al在2016年、2017年、2018年分别提出了QTL、Magpie、Surge、SFN等加密算法。