[發明專利]4個非線性驅動的輕量級流密碼加密方法

有效

• 申請號: 201310098769.7
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103166753A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 丁勇;韋永壯;丁繼強;官秀國;李新國
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術領域

本發明涉及信息安全領域，具體涉及一種4個非線性驅動的輕量級流密碼加密方法。

背景技術

在數據傳輸過程中，部分敏感數據為了防止攻擊者的竊聽而需要進行加密處理，使得攻擊者只能竊聽到密文而無法獲得任何有用信息，只用擁有密鑰的合法接收者才能解密還原出真實消息。在數據加密算法中，有兩大類加密算法。一是分組加密算法，二是流密碼加密算法（也稱為序列密碼）。分組加密算法的加密數據是固定長度的（分成一組一組），而流密碼加密算法的加密長度是一個可變范圍很大的值。分組密碼以一定大小作為每次處理的基本單元，而序列密碼則是以一個元素（一個字母或一個比特）作為基本的處理單元。流密碼加密算法具有實現簡單、便于硬件實施、加解密處理速度快、沒有或只有有限的錯誤傳播等特點，因此在實際應用中，特別是專用或機密機構中保持著優勢，典型的應用領域包括無線通信和外交通信等。流密碼加密算法具體應用環境和模式可見圖1。首先消息發送方和接收方通過一個安全信道共享了一個種子密鑰k，對于每一比特明文xi，發送方都使用一個流密碼加密算法產生相對應的一比特密鑰流zi，然后用zi與xi異或掩蓋明文而獲得密文yi，即消息接收方接收到yi后，使用相同的方法和相同的密鑰產生相同的密鑰流比特zi，將zi與yi異或后即可恢復出明文xi，即然而傳統的流密碼加密算法的內部操作不易實現，內部置亂效果不佳，易受到攻擊等不足，因此還需要對傳統的流密碼加密算法進行進一步的改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種安全強度高、算法簡潔易于實現、以及存儲代價小的4個非線性驅動的輕量級流密碼加密方法。

為解決上述問題，本發明是通過以下方案實現的：

4個非線性驅動的輕量級流密碼加密方法，包括如下步驟：

（1）內部狀態初始化階段；

（1.1）隨機選擇1個可變的88比特的種子密鑰K=（k1，k2，……，k88）、1個可變的88比特的初始向量V=（v1，v2，……，v80）、一個1個固定的80比特的常量值C=（c1，c2，……，c80）；

（1.2）將上述88比特的種子密鑰K，88比特的初始向量V和80比特的常量值C注入一個256比特長的寄存器（s1，s2，……，s256）中，其中

寄存器（s1，s2，……，s64）的狀態由比特（k1，k2，……，k22，v1，v2，……，v22，c1，c2，……，c20）注入，

寄存器（s65，s66，……，s128）的狀態由比特（k23，k24，……，k44，v23，v24，……，v44，c21，c22，……，c40）注入，

寄存器（s129，s130……，s192）的狀態由比特（k45，k46，……，k66，v45，v46，……，v66，c41，c42，……，c60）注入，

寄存器（s193，s194，……，s256）的狀態由比特（k67，k68，……，k88，v67，v68，……，v88，c61，c62，……，c80）注入；

（1.3）對寄存器（s1，s2，……，s256）進行如下步驟1024次；

（a）開辟4個新的存儲器（t1，t2，t3，t4），該存儲器t1，t2，t3，t4的狀態分別是從寄存器（s1，s2，……，s256）中選取不同的6個字進行平衡及2次項的組合后注入的，其中存儲器t1的狀態由s3，s62，s63，s64，s125,s189來決定；存儲器t2的狀態由s36，s126，s127，s128，s188,s252來決定；存儲器t3的狀態由s59，s158，s190，s191，s251來決定，存儲器t4的狀態由s21，s185，s268，s254，s255來決定；

（b）寄存器（s1，s2，……，s64）的狀態更新為（t3，s1，s2，……，s63），

寄存器（s65，s66，……，s128）的狀態更新為（t1，s65，s66，……，s127），

寄存器（s129，s130，……，s192）的狀態更新為（t4，s129，s130，……，s191），

寄存器（s193，s194，……，s256）的狀態更新為（t2，s193，s194，……，s255）；

（2）密鑰流生成階段；若需要生成的密鑰流比特數N個，則執行以下步驟N次；