[发明专利]一种国密SM4分组密码算法的加密优化方法及装置

权利要求书

1.一种国密SM4分组密码算法的加密优化方法，其特征是，包括以下步骤：

每一轮加密过程中，对轮函数进行以下优化：

复用AES的S盒中的非线性变换部分作为SM4算法的S盒的非线性变换部分；

将非线性变换之前的仿射变换和线性变换合成一个仿射变换，将非线性变换之后的线性变换和仿射变换合成一个仿射变换；

通过启发式算法减少两个新的仿射变换所需的异或门个数；

将线性层部分转换为矩阵，并通过启发式算法减少门电路所需异或门个数。

2.如权利要求1所述的一种国密SM4分组密码算法的加密优化方法，其特征是，还包括利用ABY库作为姚氏乱码电路实现的平台，利用乱码行缩减技术、FreeXOR技术或半门技术对姚氏乱码电路进行优化的步骤。

3.如权利要求2所述的一种国密SM4分组密码算法的加密优化方法，其特征是，所述步骤与每一轮加密过程中，对轮函数进行的优化步骤并行。

4.如权利要求1所述的一种国密SM4分组密码算法的加密优化方法，其特征是，复用AES的S盒中的非线性变换部分作为SM4算法的S盒的非线性变换部分的具体过程包括：先对SM4算法的S盒的输入进行仿射变换，然后进入AES算法的S盒，再对AES算法的S盒的输出进行仿射变换，得到SM4算法的S盒的输出。

5.如权利要求1所述的一种国密SM4分组密码算法的加密优化方法，其特征是，对于AES算法的S盒，将求逆部分分解成一个顶层线性变换、非线性变换和一个底层线性变换的组合。

6.如权利要求1所述的一种国密SM4分组密码算法的加密优化方法，其特征是，将线性层部分转换为矩阵的具体过程包括，将线性变换用矩阵表示，使用启发式的贪心算法，找到减少异或门数量以实现线性变换的电路。

7.一种国密SM4分组密码算法的加密优化装置，其特征是，包括：

非线性层优化模块，被配置为复用AES的S盒中的非线性变换部分作为SM4算法的S盒的非线性变换部分；将非线性变换之前的仿射变换和线性变换合成一个仿射变换，将非线性变换之后的线性变换和仿射变换合成一个仿射变换；通过启发式算法减少两个新的仿射变换所需的异或门个数；

线性层优化模块，被配置为将线性层部分转换为矩阵，并通过启发式算法减少门电路所需异或门个数。

8.如权利要求7所述的一种国密SM4分组密码算法的加密优化装置，其特征是，还包括姚氏乱码电路优化模块，被配置为利用ABY库作为姚氏乱码电路实现的平台，利用乱码行缩减技术、FreeXOR技术或半门技术对姚氏乱码电路进行优化。

9.一种电子设备，其特征是，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-6中任一项所述的方法中的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征是，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-6中任一项所述的方法中的步骤。