[发明专利]一种基于长密钥的SM4密钥扩展算法的实现系统及其方法

摘要

一种基于长密钥的SM4密钥扩展算法的实现系统及其方法，系统包括混沌映射模块、数据缓存模块、异或模块、非线性置换S盒模块和线性变换L模块；所述混沌映射模块输入为部分初始密钥，通过利用混沌映射的多次迭代，产生具有良好随机性的伪随机序列作为原SM4密钥扩展算法的输入，通过对混沌性能和硬件实现资源消耗的考虑，混沌映射模块选择Logistic映射；本发明将混沌映射融入到SM4密钥扩展算法中。通过对SM4密钥扩展算法的优化，不仅增大了SM4算法的密钥空间，还增强了每轮子密钥的随机性。

主权项

1.一种基于长密钥的SM4密钥扩展算法的实现系统，包括混沌映射模块、数据缓存模块、异或模块、非线性置换S盒模块和线性变换L模块，所述混沌映射模块输入为部分初始密钥，通过利用混沌映射的多次迭代，产生具有良好随机性的伪随机序列作为原SM4密钥扩展算法的输入，通过对混沌性能和硬件实现资源消耗的考虑，混沌映射模块选择Logistic映射；所述异或模块为多输入异或逻辑门电路；所述非线性置换S盒模块共使用四个并行的8输入的S盒，每个并行的S盒对输入的8比特数地址进行寻址，输出存储在S盒中的8比特数据；所述线性变换L模块是简单地移位和异或操作；其特征在于，该系统的实现方法，包括如下步骤：步骤1001：数据缓存模块接收128位初始密钥，将接收到的初始密钥分成4个32比特的数据，并分别缓存起来，Logistic混沌映射模块接收剩余初始密钥，输出伪随机序列；步骤1002：将数据缓存模块中的4个32比特的数据中选取3个和Logistic混沌映射模块产生的伪随机序列异或，得到最终的32比特数据；步骤1003：将步骤1002中最终生成的32比特数据划分成4个8比特数据，并分别作为寻址地址输入到4个并行8输入的S盒中，最后将得到置换后的4个8比特数进行位拼接，形成新的32比特数；步骤1004：将步骤1003中最终得到的32比特数分别同时循环移位不同位数，并与步骤1002中数据缓存模块剩余的一个32比特数异或，得到最终的32比特数，该32比特数置换数据缓存模块中的一个32比特数，并缓存起来；步骤1005：重复步骤1002至步骤1004共32次，并停止输出。