[發(fā)明專利]一種輕量級密碼算法HBcipher實現方法與裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810025266.X
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108206736A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 李浪;郭影;鄒祎;焦鉻;鄧紅衛(wèi);李永超
• 申請（專利權）人: 衡陽師范學院
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發(fā)明提供了一種輕量級密碼算法HBcipher實現方法與裝置，該方法在加密或解密過程中所使用的輪函數采用三組SPN結構的F函數，且在輪函數中提出一種新的P2置換方式。通過選取輪常數count作為輪運算控制信號，根據count的奇偶性設計兩種不同的運算方式；算法通過Xilinx ISE Design Suite 13.2硬件實現時，HBcipher?64的吞吐率為511.38Mbps，HBcipher?128的吞吐率為716.6848Mbps，相較于目前輕量級密碼算法，加密效率較高。

技術領域

本發(fā)明屬于計算機加密領域，特別涉及一種輕量級密碼算法HBcipher實現方法與裝置

背景技術

目前,智能卡的應用非常廣泛,涉及到人們生活的各個方面,因而其安全是大家非常關心的問題。然而智能卡設備因其本身資源受限、計算能力較弱、存儲空間和能量來源不足等問題，傳統的加密算法并不適合應用到資源受限的智能卡上，因此引發(fā)人們對輕量級密碼的大量研究，這些研究主要側重于輕量級密碼的設計、安全性分析和實現性能評估。

數據加密作為一項基本技術是所有通信安全的基石，它是由加密算法來具體實施，以很小的代價提供很大的安全保護。而分組密碼算法執(zhí)行速度快，很適合硬件實現，在通信安全領域的使用率最高。由于分組密碼出現較早，各項技術成熟，為輕量級分組密碼的研究提供了基礎。

迄今為止，在輕量級分組密碼算法領域中，已經出現了一些典型輕量級密碼代表如：PRESENT,LBlock,RECTANGLE等。

目前，輕量級密碼算法還存在以下幾個問題：(1)在有限的環(huán)境計算資源下，無法找到安全性與執(zhí)行效率的最佳平衡點。一些輕量級密碼算法為了追求更小的資源面積實現，將運算模塊簡單化，這樣算法就不能抵抗功耗攻擊和多種攻擊技術相結合的旁路攻擊方法。(2)

現有輕量級密碼算法多采用固定部件，不能充分抵抗已知(或未知)的攻擊方法。(3)目前兩種典型密碼結構Feistel和SPN：Feistel結構加解密相似，消耗硬件資源較少，但該結構擴算速度慢，一輪迭代運算只能改變一半分組數據。SPN結構加解密不相似，加密模塊和解密模塊一起實現時，實現資源較多。(4)在受限設備條件下不能對大量的數據進行加密。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種輕量級密碼算法HBcipher實現方法與裝置，其目的在于，解決受限設備條件下不能對大量數據加密的問題。

一種輕量級密碼算法HBcipher實現方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取待加密的明文，并依據密鑰位數確定輪數r，輪數控制信號的初始值為1；

其中，所述待加密的明文按高位到低位、從左至右的順序排列成8×8的明文矩陣；

步驟2：依據當前輪數控制信號count，對待加密的數據矩陣進行矩陣劃分，獲得數據塊L和數據塊R；

若當前輪數控制信號count為奇數，則將待加密的數據矩陣的左半部分和右半部分分別作為數據塊L和數據塊R；

其中，數據塊的每一行由對應矩陣部分的連續(xù)兩行按照從高位至低位排列獲得；

若當前輪數控制信號count為偶數，則將待加密的數據矩陣的上半部分和下半部分分別作為數據塊L和數據塊R；

步驟3：將密鑰按照從高位到低位、從左至右，每行16位排列，得到輪密鑰矩陣，將輪密鑰矩陣的左半部分和右半部分分別作為左控制密鑰Q_i和右控制密鑰Q_i+1；

步驟4：依據當前輪數控制信號，將數據塊與控制密鑰進行輪函數操作；