[发明专利]一种部件可重复的NLCS分组密码实现方法、装置及介质有效

专利信息
申请号: 202011165932.3 申请日: 2020-10-27
公开(公告)号: CN112134691B 公开(公告)日: 2023-07-04
发明(设计)人: 李秋萍;李浪;刘波涛;赵军霞;张剑;李康满 申请(专利权)人: 衡阳师范学院
主分类号: H04L9/06 分类号: H04L9/06
代理公司: 长沙市融智专利事务所(普通合伙) 43114 代理人: 龚燕妮
地址: 421002 湖南省*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 部件 重复 nlcs 分组 密码 实现 方法 装置 介质
【说明书】:

发明公开了一种部件可重复的NLCS分组密码实现方法、装置及介质,该方案中分组密码采用SPN结构,在明文进行轮密钥加运算后,再进行17轮轮函数运算,其中轮函数包括常数加,S盒替换,行移位变换,列混淆变换和轮密钥加变换,每轮轮密钥加变换中的密钥为扩展后的密钥。采用有限域GF(2supgt;4/supgt;)上的一个线性反馈移位寄存器和环状串联的四个非线性反馈移位寄存器来构造密钥扩展算法,其中的线性反馈移位寄存器通过迭代的方式来构造列混合变换。密钥扩展算法在解密时也可以重复利用,只需改变线性反馈移位寄存器和非线性反馈移位寄存器的移位方向即可,在提高了密钥的安全性的同时,也提高了加解密的一致性,便于软硬件实现。

技术领域

本发明属于密码技术领域,尤其是涉及一种部件可重复的NLCS分组密码实现方法、装置及介质。

背景技术

随着信息技术的快速发展,大量信息通过计算机网络进行交流传播,这种情况在给人们的生活带来方便的同时,也使得信息安全的问题显得越来越突出。密码学作为信息安全的核心技术和基础,受到了越来越广泛的关注和研究。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,是一种很重要的加密方案。

物联网技术的发展,使得无线传感器,无线射频技术,红外感应器和激光扫描器等信息传感设备的应用越来越广泛,导致硬件实现占用面积小,加密速度快,运行功耗少的轻量级分组密码算法的应用变得越来越广泛。轻量级分组密码算法的设计大都受到DES和AES设计原理的影响,大多数采用Feistel结构和SPN结构进行设计,同时为了保证轻量级分组密码算法的软硬件实现效率,牺牲了一定的安全性,或者为了节约硬件资源降低了运算效率等。但随着密码分析技术的不断进步,密码的安全性也变得越来越重要。大多数分组密码都通过多轮迭代来增加密码的安全性,但随着人们时间观念越来越强,对加解密运算效率的要求也显得尤为突出。

发明内容

本发明提供了一种部件可重复的NLCS分组密码实现方法、装置及介质,通过有限域上的线性反馈移位寄存器和非线性反馈移位寄存器串联进行密钥扩展,同时通过利用密钥扩展中的线性反馈移位寄存器来做分组密码的列混淆运算,克服了现有的轻量级分组密码算法中效率低且易受攻击的问题。

本发明提供了以下技术方案:

一方面,一种部件可重复的NLCS分组密码实现方法,包括以下步骤:

步骤1:将64-bit明文/密文及初始密钥加载至寄存器,进行加/解密运算;

步骤2:将所述待加/解密数据与初始密钥进行轮密钥加变换,并将轮密钥加后的数据按以下步骤进行17轮轮函数运算操作;

轮函数依次为常数加变换、S盒替换、行移位变换、列混淆变换以及轮密钥加操作,或者依次为列混淆逆变换、行移位逆变换、S盒替换逆变换、常数加逆变换以及轮密钥加操作;

每一轮的轮密钥均由有限域上串联的线性反馈移位寄存器和非线性反馈移位寄存器对前一轮的轮密钥进行密钥扩展运算获得,第一轮的轮密钥扩展对象为初始密钥。

所述列混淆变换和列混淆逆变换、行移位变换和行移位逆变换、S盒替换变换和S盒替换逆变换以及常数加变换和常数加逆变换均互为逆运算。

进一步地,所述有限域上串联的线性反馈移位寄存器和非线性反馈移位寄存器是指一个16-bit的线性反馈移位寄存器LFSR与四个16-bit的非线性反馈移位寄存器NFSR串联。

进一步地,所述轮密钥进行密钥扩展过程如下:

首先,获得前一轮的轮密钥,并排列成4×4的矩阵K;

第一轮的轮密钥扩展中的矩阵K是将密钥表示成16个4-bit一位的有限域GF(24)上的元素,并排列成如下4×4的矩阵获得;

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