[发明专利]兼容SM4和AES算法S盒的实现方法和电路模块

说明书

本发明提供兼容SM4和AES算法S盒的实现方法和电路模块。其包括：设计获得两种算法共享的辅助S盒S_辅助(x)=A₁•x^‑1+a₁；将输入数据x分成两路：第一路数据x和第二路数据x，第一路数据x先进行线性变换T_SM4(x)=A•x+a，随后将T_SM4(x)进行辅助S盒运算S_SM4(x)=S_辅助(x)T_SM4(x)，从而获得S盒S_SM4(x)=A₁(A•x+a)^‑1+a₁；第二路数据x直接进行辅助S盒运算S_AES辅助(x)=A₁•x^‑1+a₁，随后将S_AES辅助(x)进行线性变换T_AES(x)=Bx+b，从而获得S盒S_AES(x)=B₁ x^‑1+b₁，其中，B₁=BA₁，b₁=Ba₁。

技术领域

本发明涉及加密算法领域，尤其涉及一种兼容SM4和AES算法S盒的实现方法和电路模块。

背景技术

在密码学界中，AES为比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen所设计，作为高级加密标准，很快取代DES在全世界广泛使用。而SM4算法在2012年被我国国家商用密码管理局确定为国家密码行业标准，在我国密码行业中也占有重要的位置。因此两个主流的分组加密算法在现阶段被密码行业的大部分密码安全应用厂商同时需求和支持，而S盒作为分组加密的唯一非线性运算，很大程度上决定了算法的安全性，同时因为两种分组算法的S盒的表达式是完全不相同，AES的S盒表达式是为S_AES(x)＝B₁·x^-1+b₁，SM4的S盒表达式是为S_SM4(x)＝A₂(A·x+b₂)^-1+b₂，如何能将不同的S盒统一实现，避免重复逻辑，并且能达到更好的时序和性能要求，就成为密码安全芯片实现里面的重点和难点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明从两种S盒表达式的结构上(都是基于有限域求逆运算和线性运算)的特性出发，通过应用实现以及最后仿真验证，找到一种只需要两个线性变换和一个“辅助S盒”的方式，从而同时得到AES和SM4的S盒，替换了在同时支持AES和SM4加密的实现中，要同时用到两个不一样的S盒的需求，这样极大的降低了芯片实现的成本。

具体地，本发明的技术方案公开了一种兼容SM4和AES算法S盒的实现方法，其包括如下步骤：

设计获得用于SM4和AES算法共享的辅助S盒S_辅助(x)＝A₁·x^-1+a₁；

将输入数据x分成两路：第一路输入数据x和第二路输入数据x，其中，

第一路输入数据x先进行线性变换T_SM4(x)＝A·x+a，并随后将经线性变换的数据T_SM4(x)进行辅助S盒运算S_SM4(x)＝S_辅助(x)T_SM4(x)，从而获得SM4的S盒S_SM4(x)＝A₁(A·x+a)^-1+a₁，