[發明專利]應用于SM4與Camellia密碼算法的可重構S盒電路結構

有效

• 申請號: 201710316518.X
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN106998249B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 鄭辛星;張肖強;邢博昱;王倩
• 申請（專利權）人: 蕪湖職業技術學院
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06
• 代理公司: 江蘇漫修律師事務所 32291
• 代理人: 云潔

1.一種應用于SM4密碼算法和Camellia密碼算法的可重構S盒電路結構，其特征在于，包括：合成矩陣乘法單元1、合成矩陣乘法單元2、常數加單元1、常數加單元2、常數加單元3、常數加單元4、復合域乘法逆單元、選擇器1、選擇器2、字節數據輸入端口、字節數據輸出端口和控制信號輸入端口，所述選擇器1和選擇器2均為二選一選擇器；

所述的合成矩陣乘法單元1的輸入端與字節數據輸入端口相連接；合成矩陣乘法單元1的輸出端P_S、輸出端P_C分別與常數加單元1的輸入端、常數加單元2的輸入端一一對應連接；所述的常數加單元1的輸出端和常數加單元2的輸出端均與選擇器1的輸入端連接；所述的選擇器1的輸出端與復合域乘法逆單元的輸入端相連接；所述的復合域乘法逆單元的輸出端與合成矩陣乘法單元2的輸入端相連接；所述的合成矩陣乘法單元2的輸出端P_S、輸出端P_C分別與常數加單元3的輸入端、常數加單元4的輸入端一一對應連接；所述的常數加單元3的輸出端和常數加單元4的輸出端均與選擇器2輸入端連接；所述的選擇器2的輸出端與字節數出端口相連接；所述的選擇器1和選擇器2的選擇端與控制信號輸入端口相連接；

所述的合成矩陣乘法單元1實現合成矩陣乘法運算Φ×；所述的合成矩陣Φ由SM4?S盒中的常數矩陣R_S和Camellia?S盒中的常數矩陣Q_Cf組合而成；合成矩陣乘法單元1的輸出端P_S、輸出端P_C一一對應輸出常數矩陣乘法R_S×的運算結果、常數矩陣乘法Q_Cf×的運算結果；

所述的合成矩陣乘法單元2實現合成矩陣乘法運算Ψ×；所述的合成矩陣Ψ由SM4?S盒中的常數矩陣Q_S和Camellia?S盒中的常數矩陣Q_Ch組合而成；合成矩陣乘法單元2的輸出端P_S、輸出端P_C一一對應輸出常數矩陣乘法Q_S×、常數矩陣乘法Q_Ch×的運算結果；

所述的常數加單元1實現SM4S盒中的加常數d_S運算；所述的常數加單元2實現CamelliaS盒中的加常數d_Cf運算；所述的常數加單元3實現SM4?S盒中的加常數c_S運算；所述的常數加單元4實現Camellia?S盒中的加常數c_Ch運算；所述的復合域乘法逆單元實現輸入字節在復合域上乘法逆運算；

所述的應用于SM4密碼算法和Camellia密碼算法的可重構S盒電路結構有兩個工作模式：SM4?S盒工作模式和Camellia?S盒工作模式；在選擇信號的控制下，選擇器1和選擇器2分別選擇不同的信號通道，從而實現不同的工作模式：在SM4?S盒工作模式下，選擇器1輸出常數加單元1的運算結果，選擇器2輸出常數加單元3的運算結果；在Camellia?S盒工作模式下，選擇器1輸出常數加單元2的運算結果，選擇器2輸出常數加單元4的運算結果；所述的選擇信號由控制信號輸入端口輸入；

所述應用于SM4與Camellia密碼算法的可重構S盒電路結構將SM4S盒和Camellia?S盒中的有限域乘法逆映射到同一個復合域中，當SM4密碼算法和Camellia密碼算法在同一硬件平臺實現時，可以通過復用復合域乘法逆方式大大降低電路面積。

2.根據權利要求1所述的應用于SM4密碼算法和Camellia密碼算法的可重構S盒電路結構，其特征在于，所述的常數d_S為常數矩陣D_S與常數c_S的乘積；

所述的常數d_Cf為常數矩陣D_C與常數c_Cf的乘積；

所述的常數c_S為SM4密碼算法中指定的仿射運算中的常數向量；

所述的常數c_Cf為Camellia密碼算法中指定的仿射運算f中的常數向量；

所述的常數c_Ch為Camellia密碼算法中指定的仿射運算h中的常數向量；

所述的常數矩陣R_S為常數矩陣D_S與常數矩陣M_S的乘積；

所述的常數矩陣Q_S為常數矩陣M_S與常數矩陣D'_S的乘積；

所述的常數矩陣Q_Cf為常數矩陣D_C與常數矩陣M_Cf的乘積；

所述的常數矩陣Q_Ch為常數矩陣M_Ch與常數矩陣D'_C的乘積；

所述的常數矩陣D_S為映射矩陣，其作用是將SM4密碼算法中指定的GF(2⁸)域上的元素映射到目標復合域上；

所述的常數矩陣D'_S為映射矩陣，其作用是將目標復合域上的元素映射到SM4密碼算法中指定的GF(2⁸)域上；

所述的常數矩陣D_C為映射矩陣，其作用是將Camellia密碼算法中指定的GF((2⁴)²)域上的元素映射到目標復合域上；

所述的常數矩陣D'_C為映射矩陣，其作用是將目標復合域上的元素映射到Camellia密碼算法中指定的GF((2⁴)²)域上；

所述的常數矩陣M_S為SM4密碼算法中指定的仿射運算中的常數矩陣；

所述的常數矩陣M_Cf為Camellia密碼算法中指定的仿射運算f中的常數矩陣；

所述的常數矩陣M_Ch為Camellia密碼算法中指定的仿射運算h中的常數矩陣；

所述的復合域為任意與GF(2⁸)域同構的復合域。