[發明專利]一種輕量級ECEG分組密碼實現方法、系統及存儲介質

有效

• 申請號: 202010068713.7
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111314054B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 李秋萍;李浪;劉波濤;趙軍霞;張劍;李康滿
• 申請（專利權）人: 衡陽師范學院
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06;H04L9/30
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

1.一種輕量級ECEG分組密碼實現方法，其特征在于，包括：

數據加載：將64位明文/64位密文加載至寄存器，作為待加/解密數據，進行加/解密運算；

輪運算操作：將所述待加/解密數據按以下步驟進行32輪迭代輪運算操作；

若輸入的待加密數據進行加密運算操作，先將輸入的待加密數據進行一次輪密鑰加變換，獲得32輪迭代輪運算的輸入數據，在第1輪至第32輪迭代輪運算中的每一輪輪運算中依次對每一輪輸入的待加密數據進行常數加變換、S盒變換、行移位變換及EFG列混合變換，以EFG列混合變換后得到的數據作為下一輪的待加密數據，完成32輪迭代運算操作后，再進行一次輪密鑰加變換，得到密文數據；

若輸入的待解密數據進行解密運算操作，先將輸入的待解密數據進行一次輪密鑰加變換，獲得32輪迭代輪運算的輸入數據，然后在第1輪至第32輪迭代輪運算中的每一輪輪運算中依次對每一輪輸入的待解密數據進行EFG列混合逆變換、行移位逆變換、S盒逆變換及常數加逆變換，以常數加逆變換后得到的數據作為下一輪的待解密數據，完成32輪迭代運算操作后，再進行一次輪密鑰加變換，得到明文數據；

其中，在第1輪輪運算開始前和最后1輪輪運算結束后的輪密鑰加變換中所使用的密鑰為原始密鑰，在第4*t輪輪運算操作后，利用ECDLP對原始密鑰進行擴展得到的密鑰進行一次輪密鑰加變換，將得到的數據作為后續操作的輸入數據，t＝{1,2，…，7}；

所述EFG列混合逆變換和EFG列混合變換、行移位逆變換和行移位變換、S盒逆變換和S盒變換以及常數加逆變換和常數加變換均互為逆運算；

輪密鑰加運算：將64-bit明文或每4輪中間值與第i個輪密鑰64-bit進行異或運算，1≤i≤8，64-bit明文或每4輪中間值State(state₀,…,state₁₅)、第i輪輪密鑰的運算關系為0≤j≤15，其中，若i為第一輪和最后一輪，Key_i為原始密鑰若i為其他輪，Key_i為擴展后的密鑰；

常數加變換：中間狀態矩陣異或一個輪常量矩陣；輪常量具體定義如下矩陣所示，(rc₅,rc₄,rc₃,rc₂,rc₁,rc₀)為6個比特，初始值取0，向左移位，并將作為新的rc₀的值；

S盒替換變換：沿用了LED算法的S盒，中間狀態矩陣的16個4-bit，對每個4-bit進行S盒變換，其變換關系為S[x]＝{C,5,6,B,9,0,A,D,3,E,F,8,4,7,1,2},x的取值依次為{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}；

行移位變換：對于16個單元組成的4×4的矩陣，矩陣的每一行向左循環不同的單元移位，第0行循環保持不變，第1行循環左移1個單元，第2行左移2個單元，第3行循環左移3個單元；

列混合變換：采用擴展的廣義Feistel結構迭代4次而成，具體的矩陣如下m所示，其中矩陣冪次運算在有限域GF(2⁴)上進行，矩陣中數據均以16進制表示；

列混合變換運算是列混合變換矩陣M與State中16個單元組成的4×4矩陣在有限域GF(2⁴)上的乘法變換，對應于變換公式(1)，其中數據以16進制表示；