[發明專利]基于輕量級分組密碼榫式算法的加密解密方法

在審

• 申請號: 202210002951.7
• 申請日: 2022-01-04
• 公開（公告）號: CN114531223A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 張嘉寧;唐燈;王浩洋;董新鋒
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于輕量級分組密碼榫式(Tenon)算法的加密解密方法，通過將待加密數據按照分組長度每組n比特劃分為等長的明文分組P，設置主密鑰K，長度為m₁比特，由主密鑰K通過密鑰編排算法產生Tenon分組密碼算法的輪密鑰1≤r≤30，長度為m₂比特，m₁＝128，m₂＝64，在加密過程中，將輸入的待加密數據經過R輪迭代加密運算操作，輸出n比特密文分組C。本發明綜合考慮了安全性與實現代價，基于SPN結構設計，能夠實現高效、安全、輕量的Tenon分組密碼算法，適于應用在資源受限的設備上。

技術領域

本發明涉及的是一種信息安全領域的技術，具體是一種輕量級分組密碼榫式(Tenon)算法的實現方法。

背景技術

現有的分組密碼算法需要通過較為復雜的運算與結構來達到已知情況下最好的安全性，但需要耗費大量的軟硬件資源，使得算法實現變慢，難以應用在微型物聯網設備上。而若使用過于簡單的邏輯結構，在安全性方面則難以達到要求。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種基于輕量級分組密碼榫式算法的加密解密方法，綜合考慮了安全性與實現代價，基于SPN結構設計，能夠實現高效、安全、輕量的Tenon分組密碼算法，適于應用在資源受限的設備上。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種基于輕量級分組密碼榫式算法的加密方法，包括：

步驟1)將待加密數據按照分組長度每組n比特劃分為等長的明文分組P，n＝64；

步驟2)設置主密鑰K，長度為m₁比特，由主密鑰K通過密鑰編排算法產生Tenon分組密碼算法的輪密鑰長度為m₂比特，m₁＝128，m₂＝64，具體為：對于第r輪輪密鑰，將128比特主密鑰的第位依次賦值給64比特長度的輪密鑰如對于第1輪，將主密鑰的第1,2,4,7，…,97比特依次賦給輪密鑰的第0,1,2，…,63位。再將按16比特長度依次劃分為4組對于輪數r，將其表示為5位二進制數，最右側為低位：如對于輪數r＝11，表示為01011。之后進行：1.將輪密鑰中的第15,16,31,47,63位與r的二進制表示的五位依次進行與操作，結果更新為新的k₁₅,k₁₆,k₃₁,k₄₇,k₆₃；2.將的16比特進行按位取反得到新的k₃₂k₃₃…k₄₇；3.將k₄₈k₄₉…k₆₃與k₃₂k₃₃…k₄₇按位與操作后，再與k₀k₁…k₁₅按位進行異或操作得到新的k₄₈k₄₉…k₆₃。更新完成后的64比特k₀k₁…k₆₃按16比特長度分為4組即為第r輪的輪密鑰，并將主密鑰更新為128比特的

步驟3)在加密過程中，將輸入的待加密數據經過R輪迭代加密運算操作，輸出密文，具體為：

3.1)對于R＝1,2,3,…,29輪，在每一輪加密運算中：將n比特明文分組P與m₂比特的第i輪的輪密鑰K_i進行輪密鑰加后，將其分為8個8比特的字節，依次經過非線性層S盒替換，線性層置換后，輸出的數據作為下一輪的輸入。

所述的正整數n＝64；m₁＝128；m₂＝64；R＝30；