CN101938352A - 一种分组密码软件加密方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新的分组密码加密方法，该加密方法针对软件加密设计，充分利用了软件加密时内存空余量充足的特点，将传统分组密码算法中的字节替换步骤S盒的尺寸由8-8增大至12-8。本方法通过增加S盒尺寸，使加密流程的安全性，尤其是对代数攻击的抵抗能力得到极大提高，并且在软件加密中具备高速性能。该加密技术可用于通信加密、文件加密和安全协议中。

Description

一种分组密码软件加密方法 

技术领域

本发明涉及信息加密技术领域，具体涉及一种分组密码的加密方法。主要应用于数字通信过程中的各种通信软件。 

背景技术

分组密码加密方法是保障通信系统安全的一种重要手段，该方法构造拟随机数生成器、流密码、消息认证码和杂凑函数等，还可进而成为消息认证技术、数据完整性机构、实体认证协议以及单钥数字签名体制的核心组成步骤。 

分组密码的优点是：明文信息良好的扩展行，对插入的敏感性，不需要密钥同步，较强的实用性，适合作为加密标准。比较成功的算法是美国NIST在1976年公布的DES密码算法。进入90年代，因为DES在商业系统中的广泛采用，并且有研究人员怀疑NSA在DES中加入了陷门，人们对DES类密码的研究更加深入。各种研究机构在上世纪80-90年代对其进行了大量的分析和破译工作，特别是差分密码分析(differential cryptanalysis)和线性密码分析(1inear cryptanalysis)的提出，迫使人们不得不研究新的密码结构。 

2001年NIST正式公布高级加密标准AES，并于2002年5月正式生效。Rijndael算法在设计简洁的同时达到了极高的安全性，从而被NIST选择成为AES标准。2003年2月欧洲最新一代的安全标准NESSIE出台。Camellia算法以其在各种软件和硬件平台上的高效率这一显著特点成为NESSIE标准中两个128bits分组密码算法之一(另一个为AES算法)。 

当前主流分组密码加密方法主要包含了两大步骤：线性步骤(扩散层)和非线性步骤(混淆层)。线性步骤的作用是将明文的微小变化扩散至整个分组，一般由MDS矩阵或位移等操作实现；非线性步骤的作用则是消除输入数据与输出数据的相关性，一般由字节替换步骤(S盒)实现。 

分组密码加密方法中的字节替换步骤(S盒)本质上均可看作映射： 

S：GF(2ⁿ)→GF(2^m) 

其中，x∈GF(2ⁿ)，f_i：GF(2ⁿ)→GF(2)是布尔函数。通常简称这样的S盒为n-m的S盒。 

S盒是大多数分组密码中唯一的非线性部件，为算法提供了非线性性和安全性，S盒的密码性质直接影响了密码算法的好坏。目前，S盒是分组密码研究领域的一个热点。对分组密码的主流攻击方法都建立在对算法S盒分析的基础之上。因此，在设计和分析分组密码时， 必须要考虑到S盒对于各种攻击的抗性，其任何不好的性质都将影响到整个密码算法的安全性。AES和Camellia都采用了以有限域上求逆操作为核心的S盒，这种S盒对于抵抗线性和差分分析都有着良好的性质。然而，由于求逆操作的代数性质过于简单，这种S盒对代数攻击的抵抗能力并不令人满意。随着求解多变量二次方程组的数学方法取得进展时，代数攻击成功的概率将大大增加。 

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种专门针对软件加密而设计的分组密码加密方法，该方法通过增大S盒尺寸，使加密流程的安全性(尤其是对代数攻击的抵抗能力)得到极大提高，并且在软件加密中具备高速性能。 

本发明的技术方案如下(流程图参图1)： 

1.密钥编排步骤： 

密钥编排步骤把256bits的种子密钥扩展为8个256bits的轮密钥及1个白化子密钥(白化子密钥的长度为256bits)，分别作用于8个非线性步骤和最后的1次白化子密钥异或步骤。 

2.轮变换步骤： 

2.1)非线性步骤：采用2轮的Feistel结构，配合12-8的S盒，组成了本加密方法的非线性步骤； 

2.2)线性步骤：在线性步骤中，采用了一个GF(2⁸)上的32×32MDS矩阵P，与输入的数据向量进行乘法操作； 

2.3)若步骤2.1)与步骤2.2)执行次数未达到7次，转到步骤2.1，否则继续。 

3.末轮变换步骤： 

3.1)非线性步骤：与步骤2.1)相同； 

3.2)白化步骤：将步骤3.1)的输出数据与白化子密钥异或，得到密文。 

本发明中所提出的加密方法，针对软件加密过程中内存容量远远大于硬件环境的特点而设计。本方法通过增加S盒尺寸，使加密流程的安全性(尤其是对代数攻击的抵抗能力)得到极大提高，并且在软件加密中具备高速性能。该加密技术可用于通信加密(即传输过程中的动态数据加密)、文件加密(即存储数据的静态加密)和安全协议中。 

附图说明

图1是f函数结构示意图； 

图2是非线性步骤结构示意图； 

图3是加密流程整体结构示意图。 

具体实施方式

本发明所述的一种高效安全的软件加密方法，具体实施步骤如下： 

1.密钥编排步骤：本步骤的输入数据为8个长为32bits的种子密钥，记为k[-8]，k[-7]，…，k[-1]；输出数据为72个长为32bits的子密钥，记为k[0]，k[1]，…，k[71]，总长2304bits。其中，前2048bits为非线性步骤的子密钥，最后256bits为白化子密钥。 

1.1)将计数器i赋值为0。 

1.2)将imod4的结果存入变量j。 

1.3)求f(k[i-8])，f(k[i-7])，f(k[i-3])，f(k[i-2])的值，其中f是由一个扩展步骤E和4个并联的S盒组成，其结构如图1所示。f的输入数据为32bits的比特串A＝a₁||a₂||a₃||…||a₃₂，这里“||”表示比特连接。首先，扩展变换E将A扩展为长为48bits的比特串E(A)： 

E(A)＝a₂||a₃||a₄||a₅||a₃₂||a₁||a₆||…||a₁||a₂₈||a₂₉

E的比特选择方法见表1。然后将E输出的48bits数据作为4个并联的12-8的S盒的输入，得到32bits的输出数据f(A)。S盒的数据参见表3，表3的第n个数据表示S盒输入数据为n时，所对应的输出数据。 

1.4)对f(k[i-8])，f(k[i-7])，f(k[i-3])，f(k[i-2])，Φ_j，j这6个数据进行异或操作，其中，Φ_j(j＝0，1，2，3)是如下常数： 

Φ₀＝3C2D240E 

Φ₁＝E4BB73F6 

Φ₂＝B40B34CD 

Φ₃＝6C9D6334； 

1.5)将步骤1.4)得到的异或结果循环左移j位，即得到子密钥k[i]。 

1.6)计数器i加1，当i＜72时，转步骤1.2)，否则继续。 

2.轮变换步骤：本步骤的输入数据为待加密的256bits原文数据。 

2.1)非线性步骤 

根据图2所示的结构，设输入数据为：L₀||R₀||L₁||R₁||L₂||R₂||L₃||R₃，其中L_i，R_i(i＝0，1，2，3)均为32bits长的数据，总长256bits。对L₀||R₀，计算： 

${L_0}^{\′}=R_0\⊕f(L_0\⊕K_0),$ R₀′＝L₀

这里 

表示异或操作。在第2轮中进一步计算： 

${L_0}^{\′\′}={L_0}^{\′}=R_0\⊕f(L_0\⊕K_0),$ ${R_0}^{\′\′}={R_0}^{\′}\⊕f({L_0}^{\′}\⊕K_1)$

其中，K₀，K₁是子密钥。 

对L₁||R₁，L₂||R₂，L₃||R₃也分别进行上述操作，对应的子密钥按照使用的先后顺序从2304bits子密钥中选取。这样就得到了非线性步骤的256bits输出数据： 

L₀″||R₀″||L₁″||R₁″||L₂″||R₂″||L₃″||R₃″ 

2.2)线性步骤 

将非线性步骤输出的256bits数据，作为32个8bits长的二进制串的并联。将这32个二进制串作为一个32×1的向量，与矩阵P相乘，得到一个新的32×1的向量，该向量的256bits数据即为线性步骤的输出数据。矩阵P的数据见表2。 

2.3)若步骤2.1与步骤22执行次数未达到7次，转到步骤2.1，否则继续。 

3.末轮变换步骤：本步骤的输出数据为原文数据加密后得到的256bits密文数据。 

3.1)非线性步骤：与步骤2.1)相同。 

3.2)白化步骤：将步骤3.1)的输出数据与最后256bits子密钥异或，得到密文。 

本发明的解密方法，由加密方法逆向进行即可。 

需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。 

表1E比特选择表 

表2P矩阵元素表 

表3S盒真值表 

63  C   B5  39  AC  6D  5C  1C  95  70  FB  45  5E  B5  48  52  2F  C3  80 

38  AE  D0  4E  6E  E3  E7  40  99  FF  73  38  EB  4E  A7  E7  F8  C3  0 

9   E8  C5  87  C3  C7  E9  E7  B1  BF  84  E   44  67  C7  2B  1F  86  43 

EA  97  B1  EA  DA  BD  9B  BD  D1  99  8C  1C  B9  D4  B2  DE  82  16  19 

42  89  E9  94  AA  67  F6  77  A0  C2  9D  B8  BE  3E  CA  F8  CC  24  EB 

A8  79  BD  A2  2E  3C  6B  80  62  F6  54  1   D1  FF  46  64  E6  62  A6 

87  69  26  9D  37  1   D0  7D  B5  6E  62  91  C6  4D  31  69  68  A2  4 

B2  C4  93  3C  B   D   92  FA  0   2D  A5  2F  A4  39  8B  BB  1   7E  70 

E2  A   1D  4F  18  29  A5  9F  43  F5  18  E3  50  87  EF  BD  CC  E1  DC 

78  C3  6B  CF  74  13  6C  B7  17  67  3E  97  BD  A   A7  BB  0   44  A4 

45  86  F6  C1  74  FA  9C  D5  E5  B2  E6  AD  C4  1   EC  34  B5  27  DB 

FB  13  40  2B  B3  37  8A  C5  4F  67  E6  C2  6C  DD  E6  B7  AF  C9  10 

E7  AF  EB  94  DE  D5  77  23  77  60  10  DC  BF  A3  B4  79  CA  24  A3 

60  3D  C8  96  46  4B  6F  A   88  62  50  BB  D   68  5A  7F  80  DA  76 

87  76  DD  B4  12  C5  3E  56  2C  9D  7   4D  89  D6  7A  ED  A8  B6  E1 

EC  6B  D5  A7  86  A6  EC  8E  E0  76  15  9A  30  AA  39  90  79  1E  28 

64  E1  7F  B6  D5  57  60  3A  2F  74  80  C7  3B  7B  91  F4  C6  F6  10 

C9  8F  ED  7E  15  91  16  11  1   5E  54  47  13  3B  1E  5D  78  2B  B9 

2A  54  EA  5   77  F1  B0  A5  64  D8  A1  20  82  AE  4   26  D3  E5  91 

1B  12  D0  2A  DA  95  89  C9  20  23  5B  C8  C0  B2  2   B0  DE  92  90 

AF  B4  79  EA  93  6C  FC  EA  13  3   D3  FA  8B  D3  33  28  AD  72  94 

35  48  A7  65  9E  C1  44  82  80  4F  2F  B6  E3  22  1F  7   2A  8C  73 

7B  37  30  8   10  62  47  A2  5   FA  10  FC  3D  AB  F0  FC  5   5B  CB 

8   F3  FB  FC  F5  B3  DB  7B  8A  F1  EF  A8  98  97  3F  8D  85  BD  60 

D6  9   1B  9   76  F7  E4  2A  87  79  F5  25  C9  E7  FF  BD  24  F   25 

E3  73  D9  3F  E6  4F  3A  27  D4  2   54  D4  7B  32  5B  FD  B6  33  58 

1C  2D  3F  9B  BF  F0  F3  AA  FA  AE  65  E7  83  88  95  3A  87  57  14 

E   36  E4  B3  D3  1E  F5  AF  86  77  7F  EE  6A  81  68  BE  C6  D3  F2 

5C  1F  7A  DA  40  D4  CE  FB  8A  80  E5  16  74  25  3C  AD  DD  8   33 

C0  D7  2E  5A  FB  70  60  82  BC  29  1D  7D  93  B9  B0  EE  F8  F7  2F 

82  4B  2F  1F  60  D4  28  83  4D  82  88  86  86  80  99  94  B5  87  BC 

D8  C   F0  3B  1F  A1  64  F2  5D  77  8E  85  6   5F  60  31  76  21  3C 

2   B7  29  EC  63  CA  39  DE  35  A0  78  D   6B  F0  58  81  A0  22  CB 

21  C0  D9  6E  1A  20  58  3   8B  8D  21  55  1E  E5  97  67  8E  1A  16 

5F  CB  F0  EC  EE  E2  54  90  E0  E   DD  BF  3D  3B  FB  C5  9   83  26 

7A  49  70  EF  F7  7D  BC  A3  E5  3B  78  BB  AD  83  C   21  3C  8   6A 

F   2   1D  ED  EF  24  CD  86  29  F4  EE  63  E3  5C  23  F4  EB  72  6A 

7A  24  C4  70  CC  3D  45  ED  2D  C7  95  B1  69  83  7E  8F  5E  C1  6E 

78  FB  A4  BC  82  5A  5E  EC  6D  3E  38  4   80  CF  D7  E   1   F1  33 

FF  61  5F  11  1E  69  B8  5E  95  D5  E7  F9  6   18  17  27  C8  0   E6 

DB  39  4   6F  FE  66  DE  DF  9A  AA  12  EB  E4  BA  49  8A  8D  C1  46 

64  FC  C0  43  34  75  6E  7D  1D  6C  72  9D  CF  24  CE  2E  C6  5F  C3 

3A  3D  40  4D  D2  5   1A  8D  1F  91  80  F1  C   32  52  B7  34  C3  32 

D3  B5  84  5C  96  12  8A  D6  5A  B6  63  F   59  BC  F7  CA  51  CE  98 

1B  EF  52  36  8B  1F  19  75  A8  4D  2E  2C  C2  4   45  81  C5  B8  25 

69  28  15  B8  38  2   6D  E3  BC  EE  9E  7D  A5  AD  B   29  F2  1C  B3 

2D  73  CE  9C  DA  CD  C4  3   DF  AF  49  37  55  F4  72  FE  49  DD  23 

13  6E  B2  51  BA  DD  52  99  59  45  0   94  75  96  9A  E6  4   7D  CF 

12  B6  F9  DE  55  9C  20  BE  81  CB  A7  84  19  30  E8  28  8   4B  4E 

61  AC  F8  95  F0  93  24  1F  53  9C  43  EE  8   AA  43  9   DE  74  C7 

48  19  22  D9  DB  CE  72  3F  CE  47  70  DC  2D  C9  C7  92  60  75  4A 

5F  74  D7  89  B7  57  9E  DA  53  76  E7  FC  D6  4C  27  AA  14  57  C1 

C9  F5  7E  D2  2B  41  85  11  A0  3F  7A  F2  35  64  BB  B4  D6  61  D1 

C1  1   D7  24  1D  F   3F  9D  64  7   29  DE  7C  1C  A3  C2  CD  13  6E 

D5  F6  2   5B  A7  BB  F1  6C  39  75  3C  43  56  27  D6  B4  90  6D  B3 

D6  DF  3   3E  B9  D1  8D  73  3F  6C  45  50  64  B0  44  A4  B9  95  54 

DC  6F  B5  85  B1  1D  45  19  54  3B  F9  4   D8  C0  D   B2  92  3B  CA 

ED  8A  A   88  9B  F3  7B  D7  78  98  45  E0  BE  4C  8C  4B  97  47  19 

5F  C3  5A  32  EA  D2  56  88  FC  6   72  7   95  4A  24  4A  CD  8F  F9 

68  79  14  34  95  41  4B  C6  B9  9A  9C  58  73  D   84  80  9   11  FE 

75  1F  51  A5  E1  D8  D2  4   2C  DD  EF  E0  DD  B4  15  87  EB  D0  5B 

A0  93  9E  70  4C  BC  40  DF  F8  16  EC  CE  89  CA  EC  98  B5  64  0 

E6  A4  46  5A  9F  70  1B  57  D7  FB  94  B8  B1  7E  80  23  48  18  0 

48  97  5E  3B  58  61  81  F5  60  8B  C5  5F  A5  83  AB  FF  6D  6F  C2 

44  4B  52  8D  B3  72  83  4C  92  AB  D8  3A  2F  C8  49  12  98  2E  61 

77  2F  6D  37  5E  E4  D6  CA  AE  AF  B1  A3  7C  11  E0  F2  C5  B5  42 

F5  FF  31  9F  6A  18  FC  2   C1  D7  14  2D  42  A   AF  9D  2A  A8  36 

98  84  B8  69  BA  4F  9   4D  D   9   B   71  B9  29  66  7   6A  9C  F6 

C6  9A  17  27  1E  B6  53  7   6   6B  95  49  C3  F4  CC  38  65  83  1A 

A1  41  6B  E4  9E  37  B0  EE  E6  E8  43  C3  76  FB  57  2F  7B  77  94 

7B  23  FA  A1  9C  D3  46  5D  B6  17  D6  C0  A8  8D  BA  3B  E5  AB  7 

FA  98  87  A2  6B  18  0   F7  AA  38  96  9D  41  E2  75  66  BB  A0  65 

D6  E4  32  81  F6  FC  6D  6A  F4  35  C6  B4  3C  88  B9  B7  41  38  7 

6B  D6  6F  B0  4D  6B  55  D1  3B  52  96  66  22  97  CC  54  53  D5  8 

38  8A  30  A9  6F  2C  69  22  7C  A5  68  51  5   A5  9   5F  40  56  8E 

95  B5  55  E1  3B  46  5A  C0  C   9   7B  35  22  66  9E  AE  7C  A9  2A 

2F  B   E9  5E  20  7D  1F  AB  86  C3  9B  7F  88  3E  A   71  31  84  3 

CB  2   0   E1  61  DC  FA  CA  44  F2  FE  F2  22  EB  2C  D5  FB  B6  6A 

25  1F  1A  B8  D1  52  21  A4  65  DF  DE  49  F0  1D  7E  A7  5D  13  23 

31  FE  2A  6C  F7  3F  8E  73  11  E0  1   33  93  B3  5A  E3  62  9A  53 

99  34  AC  8A  A4  92  51  DF  AF  BE  9F  4F  19  C9  7D  14  C9  E3  33 

A6  49  28  36  59  23  B8  C6  34  B3  D3  DC  56  51  7B  4C  58  AD  EA 

3F  85  AA  96  E4  1B  DB  8D  7E  5C  CC  1C  D7  F5  3A  A5  FA  26  EB 

8C  9A  E8  69  62  7F  9F  BE  D8  6   AC  82  7   DB  8F  BA  E8  86  38 

B4  F0  4D  21  65  17  2C  28  3A  81  EE  CE  53  3F  43  49  40  E1  E8 

6E  AB  E2  F7  EF  E   EF  F6  EF  B6  30  A4  E   1E  86  87  5F  A3  8C 

20  3A  F9  FE  10  20  D1  F0  85  D   87  BA  19  97  C7  71  2   FD  3E 

85  6B  18  78  2D  C9  46  E   A5  3B  C0  C6  8C  7B  21  E6  CD  74  D9 

7   B9  11  BB  64  79  48  73  57  F4  F   56  C0  F3  ED  60  B5  D2  95 

82  D   12  D0  C9  50  CD  BA  82  1D  6C  28  C2  39  4E  39  68  4E  59 

1D  D8  16  E0  7D  D8  27  38  B3  DC  D9  B4  E5  12  E9  42  2C  2A  1D 

6   5C  25  24  E8  68  97  F1  29  ED  47  F4  FB  DA  50  E2  5   29  31 

2D  4D  F8  C6  AD  50  9F  5B  93  8C  DA  C   9F  E9  9E  CE  E1  83  F7 

6C  AD  B4  F7  9C  9B  CE  10  BC  D0  C1  61  18  12  EF  B2  AF  91  FB 

1A  2F  C9  C4  DF  48  8B  83  BA  3B  B8  B3  F9  76  7F  68  C4  4   CC 

BF  2A  11  AE  1B  C1  59  4A  95  14  E5  DB  74  77  A1  D4  F6  EB  EE 

86  F3  36  9B  36  C0  3C  93  4E  70  66  5D  5A  7   5D  72  65  E5  F8 

31  BB  5   9A  8F  C9  75  DC  18  46  AA  47  A6  D0  5C  23  32  BD  90 

12  96  68  5E  19  90  89  B7  1D  18  D2  44  75  7D  87  F9  2C  2A  C7 

8C  7A  94  F   8D  15  BD  E2  35  BD  F8  E6  BF  BF  F1  AF  86  B3  1B 

21  6B  F2  C6  13  9B  D   53  BB  E5  B9  F8  AC  0   B0  86  70  D9  13 

26  63  26  EA  E9  41  F2  EA  EB  A9  B2  B3  C0  3   FC  C2  B   AA  52 

F5  2   B7  40  79  5D  D4  A2  5C  99  ED  D7  A  30   CB  A2  CF  4A  CC 

4   C7  E0  7   74  8D  12  5C  3D  F9  61  EF  D8  94  88  2E  99  E8  28 

97  68  D4  50  9C  71  5D  5E  EB  A7  D2  88  54  7B  AC  E9  1F  CD  71 

BB  14  A4  13  D4  91  F9  5E  36  73  6F  56  A6  91  BA  C5  4E  AC  1F 

75  7A  94  4A  A0  CB  BE  B2  53  A2  57  C5  51  45  91  B1  3A  19  E6 

72  C   71  15  77  55  B   D   EB  47  12  16  6C  19  35  D9  C1  7E  E7 

80  A3  D9  B0  F6  A8  3A  CD  CC  7E  F2  43  32  26  55  18  DC  8F  F4 

4D  17  6A  ED  48  28  84  F9  15  1C  F   5B  C8  E2  D7  82  FD  FD  B 

F0  7F  D8  DD  75  CF  C1  B1  6   26  B1  C8  F4  24  4A  66  57  AB  4D 

9A  EF  1C  62  8D  7E  BE  8   19  1   AC  A   42  96  C8  51  C0  4B  82 

1B  34  B5  EA  78  BB  F2  3A  1B  47  36  FD  26  C1  8A  6E  4D  F2  3E 

39  FD  DB  67  78  65  7F  7E  9C  39  57  A6  BC  F1  1   5   AB  CD  C2 

45  3D  69  20  7A  9E  E2  A6  8F  B0  F4  E4  63  8   79  99  4B  F   35 

38  D6  2E  22  11  40  53  E0  15  BA  3A  FE  A6  F3  81  DB  5B  E5  61 

E9  F7  F7  8D  F9  41  55  ED  93  29  8   56  29  D5  5D  82  AE  C7  7B 

32  9F  4A  9A  1A  9C  61  91  C   F8  94  37  46  85  CA  DB  88  51  C9 

1B  C7  CB  8A  6C  61  9   38  BC  20  E6  E4  C0  4A  45  90  44  DA  90 

FF  C9  94  BE  5C  44  3D  1E  33  56  2B  F3  17  A6  70  49  D4  42  6F 

17  5B  37  99  A5  5B  25  5F  BE  85  CE  DD  38  8   F1  5B  35  B7  A8 

B0  DC  E   67  FA  62  F9  E4  CF  F1  2E  A1  2   F8  AF  97  3E  20  70 

9D  E4  CC  E0  69  13  42  76  22  50  47  50  3C  78  1E  42  A6  27  B 

83  44  31  AE  7F  EE  E1  E1  59  77  F   DB  36  EC  42  B9  A6  8B  7D 

36  53  DE  DF  DC  A3  23  7A  C5  65  C6  B4  AF  85  37  5   81  62  A8 

E1  8C  FB  A4  B2  9A  2E  92  F0  85  1D  92  50  E1  BC  89  C6  C8  27 

76  74  E9  DA  EA  81  19  A9  AC  C1  53  A0  85  AC  43  C8  E9  BE  F1 

1B  8D  AA  AD  CF  72  3E  C3  F5  E0  AB  D3  14  AA  A7  3C  E4  24  AF 

9   A3  30  3E  D2  DD  9   BD  5D  44  3E  6   C   F5  41  7F  1C  2A  7C 

C5  BE  E0  49  7D  69  63  3C  E8  11  12  24  6C  CE  46  6C  E4  49  55 

D   80  B9  1D  BF  B6  97  3F  88  BC  D5  69  44  99  2A  AE  AB  8D  EB 

B8  F1  30  13  AC  4C  D3  52  8D  A9  1   B8  C   5D  9B  42  6   33  F0 

EE  30  A7  4C  4A  12  BA  68  23  8E  B0  2A  1E  35  1F  B9  61  34  BE 

E3  7C  96  A8  2C  52  F   E   F3  2B  2C  8C  CD  34  71  63  1E  76  C3 

FF  60  C4  67  6F  DE  9A  67  83  20  FA  17  D1  23  51  9E  70  66  A2 

1B  E   58  C   1D  8E  32  C4  FD  3E  E3  B2  24  81  64  55  47  CC  84 

7D  16  31  41  C0  1B  AF  21  27  E3  23  98  17  64  6A  22  62  65  C7 

92  10  7C  D0  18  D2  A9  99  A8  22  3   21  1E  EA  48  16  93  D8  A8 

C2  59  C7  15  7F  93  BF  77  59  F0  58  28  80  8F  7B  8F  A9  9D  5C 

F   56  E5  BF  E6  5E  DC  34  AD  3F  8A  F5  16  DD  8E  7F  34  68  81 

32  C   8E  33  6A  AE  2F  FC  63  D6  96  3E  46  79  21  B   14  EE  B7 

DF  9F  49  E   A9  F7  1   19  D3  3F  22  8B  35  4E  9D  1E  3D  6   34 

65  60  10  2D  33  5B  97  58  BE  41  94  4B  C2  50  E5  CD  BC  8B  DF 

71  63  5B  A5  42  BA  F5  51  32  E1  51  B3  DD  79  A7  A6  64  4F  4C 

70  62  A   E8  32  13  A1  72  D3  69  34  A5  A9  A9  A2  9D  F2  A2  E6 

5A  56  6   D   DA  14  CE  8B  86  41  25  71  72  37  2B  46  8E  BB  F 

25  CF  AC  DB  2   17  D2  4D  1   30  CC  D5  8E  72  A6  14  6E  83  76 

31  7B  B1  7E  3D  92  79  0   B7  29  52  85  50  E2  FE  27  6D  CE  6A 

D0  A3  40  53  4E  48  8A  E7  7A  49  3D  A2  77  A9  6B  8F  8C  49  F 

A6  61  AC  CD  40  4C  92  4C  39  37  FD  82  23  A1  D5  B5  36  E8  8B 

64  15  7C  D8  AB  9   F   5D  C4  66  CE  89  CD  A4  A3  44  98  8B  DC 

14  EC  79  55  C5  65  7A  62  F3  0   54  E0  1C  A9  CC  3D  2E  5F  11 

66  D7  6   77  39  59  E   71  EC  1E  90  3D  CF  BD  1C  CD  EB  BF  55 

A2  B4  6E  8F  F9  4B  31  3   B7  F5  5   F0  42  88  52  4F  5F  72  A3 

78  68  2F  4A  53  EE  57  21  D4  99  47  D8  60  18  5   94  E8  66  5C 

9A  96  53  78  C4  25  D8  91  A0  A0  73  27  99  3F  AD  84  2   6   B6 

FD  2D  F8  71  5F  AD  BD  84  A6  D5  1C  A7  8D  5C  3A  A   9C  A2  8C 

2C  C4  E3  DA  E7  C5  15  56  89  E5  1C  D7  FC  71  80  1B  7C  96  58 

B6  A4  FA  14  A8  FE  1D  7A  A1  A0  8E  B7  C8  F8  83  EC  B   2D  2B 

D2  E8  E5  20  47  36  FF  6A  E2  8   1F  7E  C4  63  32  14  21  11  5B 

40  CC  38  9A  F2  51  8C  A   D   D5  EA  24  15  9B  AA  E2  F8  5   B9 

D9  35  F2  1A  ED  C0  E9  84  B2  AD  D9  EC  53  42  46  11  87  FC  7A 

9E  95  5   50  BD  9C  8A  F9  7   62  4F  59  54  36  92  93  CB  78  92 

E1  A2  84  DB  89  0   48  2F  76  5   27  55  7F  CA  CC  F6  4B  4A  7D 

8F  4B  DE  A1  CA  2B  31  B1  47  FB  94  83  89  61  5A  62  C7  68  B6 

AD  C5  A4  54  CF  87  DD  FD  F3  DE  47  26  CA  D7  D   F3  43  29  67 

33  E7  B6  90  E4  F0  9E  A7  DB  74  FE  FA  AE  F1  22  A3  AB  AC  46 

7B  6   5F  A   C8  51  AE  A2  6D  DE  74  EB  4A  26  15  CA  6C  A2  A7 

33  FE  10  67  98  DB  C2  D   88  26  85  5A  81  2B  FE  8F  27  B3  93 

E9  45  AA  90  D1  65  E7  C2  34  11  79  98  F9  41  6C  54  BF  2C  58 

D9  F   6D  4F  E3  14  A9  4   5B  F3  2D  4C  2D  13  C9  71  BF  E3  F6 

6F  11  10  30  E0  2A  15  6B  4C  3   C9  5E  A9  2A  25  2E  D7  A8  9 

E6  C1  88  11  F7  56  56  2C  90  88  21  26  B0  56  D1  83  1A  2D  BE 

9B  C0  D1  B0  B8  9F  4A  13  2B  C3  E7  25  67  25  6   5A  31  7F  8F 

B1  B1  7F  D1  19  2   DF  EA  D9  F4  B4  C5  C1  7C  7C  4   E4  4E  29 

5E  9E  9B  56  E8  DC  E5  26  4F  5A  EE  AB  31  8A  FB  C6  8E  D7  13 

EF  E3  91  4C  0   8E  65  2C  4A  6E  78  0   A5  6F  F6  44  2B  CC  18 

8   F8  74  1   F7  84  FE  1D  31  35  63  64  40  66  BA  38  9F  66  3 

9   D2  2D  30  73  DB  84  A4  E   DA  5D  D6  39  F9  C2  9D  12  60  F4 

F4  23  DE  68  C   7A  5E  C2  3   AA  9D  AE  30  B2  46  E9  B3  A7  4E 

D9  3C  7B  9D  55  4E  C1  D3  23  AC  A   31  EF  45  2B  BC  FF  42  21 

7C  ED  1B  DF  9B  CD  64  8A  3E  3   B4  33  5B  FD  1A  F1  40  D7  FD 

F1  D2  3   8B  28  45  9F  87  CF  2E  B5  97  76  C8  E2  4B  25  B8  6B 

95  26  A1  D5  D0  28  F5  9D  2E  66  E3  17  3E  16  F   A1  B2  D3  8B 

F2  70  4B  41  3C  2D  A1  7F  35  EC  A3  2B  35  A3  29  69  F5  D3  9E 

48  1C  82  54  12  3B  BB  92  39  DA  6D  B   90  18  20  EE  6D  1   B7 

7C  37  FA  F1  2C  FE  AD  67  AA  A9  9E  52  A3  97  E7  FA  A8  B0  81 

E8  3A  74  10  41  91  B6  92  91  1B  17  91  8F  73  6A  92  43  37  B1 

3C  C4  C   D1  EC  1   C2  D0  CA  FF  EA  4C  9F  42  89  72  4F  BA  6E 

F8  30  9A  94  CD  4B  DF  98  EC  D9  B8  91  51  80  A0  32  A7  FC  5E 

BB  D4  A   5D  FC  EF  68  76  9C  75  9C  6F  EE  6D  E2  20  47  9B  22 

CF  6C  74  43  D6  D2  10  AC  34  F6  CF  D1  26  FA  96  BF  7D  DD  16 

96  63  1C  C3  FF  3A  F6  27  3C  4   90  B3  69  89  48  9A  D3  BE  85 

7C  ED  39  43  8E  CB  D9  3   7   A1  A1  6F  CE  57  67  D6  3D  D0  9B 

5D  EF  58  F4  C   4A  57  4D  16  7   F3  16  5   81  34  F3  C   9F  B 

22  D0  43  CA  16  84  3A  AE  75  4D  10  6A  FD  63  C8  73  D8  5C  E 

8B  4   FE  DA  54  7E  C8  E8  7C  37  28  54  7E  C3  16  3   3F  17  E2 

28  AB  74  10  1A  A9  59  CB  FD  14  D   D1  82  B0  A   A0  9B  B7  C4 

7E  A   45  20  1F  C7  3B  4C  4E  1C  BB  5   4F  6E  93  78  BF  96  D4 

43  87  6B  10  3D  73  86  84  9D  2F  EB  40  D4  71  E1  4E  86  5F  A4 

33  48  C3  E1  58  DF  B4  90  D1  47  F7  ED  96  6A  2   5C  2E  AB  3B 

71  BD  97  DA  9E  60  57  60  2A  66  E0  63  6F  4   D2  57  50  CA  99 

20  51  E9  B5  F3  49  59  A4  F7  6D  E9  30  99  8A  7A  21  E9  89  2B 

B1  CB  77  B8  48  8   DC  E0  27  59  FE  8B  4F  B0  6D  66  B5  67  57 

BF  6A  85  22  76  CB  79  9F  18  2E  17  9E  48  B8  ED  BA  6E  4D  9C 

69  88  1A  25  58  59  61  8C  1A  B4  55  B7  5D  BD  63  15  8   DF  32 

8E  FF  2B  67  CF  C4  8F  2C  62  6D  37  4E  C8  93  4B  DC  3C  CB  6F 

9F  BA  90  5C  C7  DF  8C  58  A5  4F  D0  59  A8  E4  BC  44  5A  B2  71 

46  33  59  B2  42  4F  30  D8  ED  95  7   B   FF  41  F6  2F  F3  CF  C4 

39  36  BC  AE  3F  3D  9B  D4  37  89  A0  2E  D9  5F  73  38  DE  E   AB 

DD  A0  A6  50  28  7D  1E  FB  45  F4  7A  FF  E2  52  75  A5  41  50  98 

32  8C  5A  D4  61  89  6   78  53  B   C6  B   B9  C8  70  D2  99  AD  AF 

FD  D0  A0  4   98  3E  C6  1A  D5  4E  CB  77  FF  52  0   72  F0  79  98 

B1  1A  B   52  D0  55  81  EA  1E  36  73  2   15  6F  19  58  17  6E  65 

FC  E7  4C  AE  CB  C2  3   44  93  40  FD  36  3   A1  AF  B9  1A  98  75 

75  29  24  65  C5  E2  7C  25  35  6B  8 。

Claims (5)

1.一种分组密码加密方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A.密钥编排步骤：

把256bits的种子密钥扩展为8个256bits的轮密钥及1个256bits的白化子密钥，分别作用于8个非线性步骤和最后的1次白化子密钥异或步骤；

B.轮变换步骤：

B1.非线性步骤：包括2轮的Feistel结构，配合12-8的S盒；

B2.线性步骤：采用一个GF(2⁸)上的32×32MDS矩阵P，与输入的数据向量进行乘法操作；

B3.若步骤B1与步骤B2执行次数未达到7次，转到步骤B1，否则执行步骤C；

C.末轮变换步骤：

C1.非线性步骤：与步骤B1相同；

C2.白化步骤：将步骤C1的输出数据与白化子密钥异或，得到密文。

2.如权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述步骤A的实现方法为：

1)将计数器i赋值为0；

2)将imod4的结果存入变量j；

3)求f(k[i-8])，f(k[i-7])，f(k[i-3])，f(k[i-2])的值，其中f是由一个扩展步骤E和4个并联的S盒组成，f的输入数据为32bits的比特串A＝a₁||a₂||a₃||…||a₃₂，这里“||”表示比特连接，

首先，扩展变换E将A扩展为长为48bits的比特串E(A)：

E(A)＝a₂||a₃||a₄||a₅||a₃₂||a₁||a₆||…||a₁||a₂₈||a₂₉；

然后将E输出的48bits数据作为4个并联的12-8的S盒的输入，得到32bits的输出数据f(A)；

4)对f(k[i-8])，f(k[i-7])，f(k[i-3])，f(k[i-2])，Φ_j，j进行异或操作；

5)将步骤4)得到的异或结果循环左移j位，得到子密钥k[i]；

6)计数器i加1，当i＜72时，转步骤2)，否则继续。

3.如权利要求2所述的加密方法，其特征在于，所述步骤B1的实现方法为：

设输入数据为：L₀||R₀||L₁||R₁||L₂||R₂||L₃||R₃，其中L_i，R_i(i＝0，1，2，3)均为32bits长的数据，对L₀||R₀，计算：

R₀′＝L₀，这里

表示异或操作，进一步计算：

${L_0}^{\′\′}={L_0}^{\′}=R_0\⊕f(L_0\⊕K_0),$ ${R_0}^{\′\′}={R_0}^{\′}\⊕f({L_0}^{\′}\⊕K_1)$

其中，K₀，K₁为子密钥；

对L₁||R₁，L₂||R₂，L₃||R₃也分别进行上述操作，对应的子密钥按照使用的先后顺序从2304bits子密钥中选取，这样就得到了256bits输出数据：L₀″||R₀″||L₁″||R₁″||L₂″||R₂″||L₃″||R₃″。

4.如权利要求3所述的加密方法，其特征在于，所述步骤B2的实现方法为：

将步骤B1中输出的256bits数据，作为32个8bits长的二进制串的并联，将这32个二进制串作为一个32×1的向量，与矩阵P相乘，得到一个新的32×1的向量，该向量的256bits数据即为本步骤的输出数据。

5.如权利要求2所述的加密方法，其特征在于，所述Φ_j是如下常数：

Φ₀＝3C2D240E

Φ₁＝E4BB73F6

Φ₂＝B40B34CD

Φ₃＝6C9D6334。

Images