一种新型轻量级分组密码CORL的实现方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111431697A(43)申请公布日2020.07.17(21)申请号202010247023.8(22)申请日2020.03.31(71)申请人衡阳师范学院地址421002湖南省衡阳市珠晖区衡花路16号衡阳师院(72)发明人李浪龙荣桀(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所(普通合伙)43114代理人欧阳迪奇(51)Int.Cl.H04L9/06(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图4页(54)发明名称一种新型轻量级分组密码CORL的实现方法(57)摘要本算法公开了一种新型轻量级分组密码CORL的实现方法，该方法通过设计新型广义Feistel网络结构，该结构算法优化了传统Feistel网络结构的一轮迭代运算只改变一半数据分组数据的不足，做到一轮迭代改变四分之三分组数据。算法轮函数包含一个F函数，F函数的变换过程依次为行移位、轮密钥加、S盒替换、行移位、列混淆。算法结构便于软硬件实现，算法解密基本复用加密模块，只需添加一些控制信号就可以进行解密，操作简单，实现解密不需消耗较多资源。相对目前的分组密码，占用资源小，加密性能高，能抗已知攻击。CN111431697ACN111431697A权利要求书1/3页1.一种新型轻量级CORL分组密码加密实现方法，其特征在于，包括以下步骤：将64位待加密数据X/待加密数据从低位到高位按16位一组依次分为4组，记作：X0X1X2X3，预设80位的初始密钥，每一轮迭代运算从初始密钥中选取两段16位的密钥作为轮密钥并分别记作RK0、RK1；将待加密数据进行NR轮迭代运算操作，输出密文，其中当前的迭代轮次以n表示，且n的初始值为0，NR的取值为22；加密迭代运算包括以下步骤：步骤1)首先，将X0进行F函数变换得到X″0，同时X3也进行F函数变换得到X″3；接着，将X″0与X1和X2进行异或运算得到X′1和X′2，X″3与X0异或运算得到X′0；其中，X0所进行的F函数，所使用的轮密钥为RK0；X3所进行的F函数，所使用的轮密钥为RK1：判断n是否等于NR，若不等于，则n+1，进入步骤2)，否则进入步骤3)；T步骤2)将X′0X′1X′2X3进行轮置换T变换，获得轮置换T变换结果并记作X；将XT，从高位开始按16位一组依次分为4组，记作：将依次赋给X0、X1、X2、X3，返回步骤1)；步骤3)将依次赋给Y0、Y1、Y2、Y3，以Y0Y1Y2Y3作为密文输出。2.根据权利要求1所述的一种新型轻量级CORL分组密码加密实现方法，其特征在于，选取两段16位的密钥作为轮密钥的步骤为：将预设的80位初始密钥记作K＝{k0、k1......k78、k79}，首先将K中的{k64、k65......k78、k79}数据段通过S盒置换进行变化，然后将中的所有数据段向左循环移位9位，最后取{k48、k49......k62、k63}为RKo，{k64、k65......k78、k79}为RK1。3.根据权利要求1所述的一种新型轻量级CORL分组密码加密实现方法，其特征在于，所述加密迭代运算的步骤1)中，F函数变换过程为行移位变换→轮密钥加变换→S盒替换变换→再次行移位变换→列混淆变换；其中所述行移位为，将每16位数据表示为4×4的矩阵，其中第一行不移动，第二行循环右移1位，第三行循环右移2位，第四行循环右移3位；所述轮密钥加变换是将每16位数据与轮密钥进行异或运算；所述列混淆替换为：将每16位数据以4位数据划分为一个单位，形成一个4×1的矩阵，再与矩阵M在有限域24中进行矩阵乘运算，其中矩阵M为：4.根据权利要求1所述的一种新型轻量级CORL分组密码加密实现方法，其特征在于，所述加密迭代运算的步骤2)中，轮置换T变换如下：将待进行轮置换T变换的64位待加密数据从低位到高位依次划分为4个字，每个字为16位：T0、T1、T2、T3，以T2、T3、T0、T1作为轮置换T变化运算的64位输出数据。5.根据权利要求1所述的一种新型轻量级CORL分组密码加密实现方法，其特征在于，F函数所使用的S盒为：S＝(6，5，C，A，1，E，7，9，B，0，3，D，8，F，4，2)：2CN111431697A权利要求书2/3页S盒为4位映射到4位：有限域每组16位待置换数据依次按低位到高位排列成4×4的矩阵，按列分别通过S盒置换。6.一种新型轻量级CORL分组密码解密实现方法，其特征在于，包括以下步骤：将根据权利要求1-5任一所述的方法得到的64位密文数据Y作为待解密数据，并从低位到高位按16位一组依次分为4组，记作：Y0Y1Y2Y3；取如权利要求1-5任一所述的方法中的初始密钥，每一轮迭代运算从初始密钥中选取两段16位的密钥作为轮密钥并分别记作RK0、R