一种分组密码FBC的实现方法及装置.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CN110247754A(43)申请公布日2019.09.17(21)申请号201910523926.1(22)申请日2019.06.17(71)申请人中国科学院数学与系统科学研究院地址100190北京市海淀区中关村东路55号(72)发明人冯秀涛曾祥勇张凡曾光唐灯甘国华王永兴(74)专利代理机构北京君尚知识产权代理事务所(普通合伙)11200代理人司立彬(51)Int.Cl.H04L9/06(2006.01)H04L9/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种分组密码FBC的实现方法及装置(57)摘要本发明公开了一种分组密码FBC的实现方法及装置。本发明加密方法为：1)将明文数据分成多个明文数据组，其中每一明文数据组为n比特明文数据；2)设置主密钥k，其长度为m比特，根据主密钥k生成分组密码FBC的轮密钥；其中，m＝Nn，N为自然数；设置循环左移位的比特位数s和t；设置一轮函数F以及轮数r；3)对每一明文数据组P，将其分成4个w比特的字，利用轮密钥和轮函数F按四路两重Feistel结构对明文数据组P进行r轮加密，得到密文C。本发明在保证行之间混淆程度的情况下，使得密码实现开销达到最优。CN110247754ACN110247754A权利要求书1/2页1.一种分组密码FBC的加密方法，其步骤包括：1)将明文数据分成多个明文数据组，其中每一明文数据组为n比特明文数据；2)设置主密钥k，其长度为m比特，根据主密钥k生成分组密码FBC的轮密钥；其中，m＝Nn，N为自然数；设置循环左移位的比特位数s和t；设置一轮函数F以及轮数r；3)对每一明文数据组P，将其分成4个w比特的字，利用轮密钥和轮函数F按四路两重Feistel结构对明文数据组P进行r轮加密，得到密文C。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，若m＝n，生成所述轮密钥的方法为：则将主密钥k分为4个w比特的字k0,k1,k2,k3作为前4个轮密钥，i从0取到2r-5，生成后续轮密钥ki+4的方法为：211)取q为w比特全1字符块，将轮密钥ki和ki+1分别与q异或操作，并将得到的两个字再进行异或操作；212)将步骤211)最终得到的异或结果与ki+2进行按位与操作，并将得到的结果再与ki+3进行按位与操作，最后再与i进行异或操作，得到中间变量hi+4；213)将hi+4循环左移a比特、将hi+4循环左移b比特，得到两个字，将这两个字进行异或操作结果与hi+4进行异或操作，得到第i+4个轮密钥ki+4。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，若m＝2n，生成所述轮密钥的方法为：则将主密钥k分为8个32比特的字k0,k1,…,k7，i从0取到2r-9，生成后续轮密钥ki+8的方法为：221)取q为32比特全1字符块，将轮密钥ki和ki+1分别与q异或操作，并将得到的两个字再进行异或操作；222)将步骤221)最终得到的异或结果与ki+2进行按位与操作，并将得到的结果再与ki+3进行按位与操作，最后再与i进行异或操作，得到中间变量hi+8；223)将hi+8循环左移a比特、将hi+8循环左移b比特，得到两个字，将这两个字进行异或操作结果与hi+8进行异或操作，得到第i+8个轮密钥ki+8。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轮函数F的输入为两个w比特的字、输出为一个w比特的字；所述轮函数F首先将输入的两个w比特的字进行异或得到中间变量u；然后对u进行列变换得到中间变量v，对中间变量v进行行变换得到轮函数F的输出值z。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，利用一个4进4出的S盒变换对u进行列变换得到中间变量v，v[j,j+w/4,j+w/2,j+3w/4]的值为S(u[j,j+w/4,j+w/2,j+3w/4])；其中，v[j,j+w/4,j+w/2,j+3w/4]代表v的第j,j+w/4,j+w/2,j+3w/4比特组成的一个4比特的字，u[j,j+w/4,j+w/2,j+3w/4]代表u的第j,j+w/4,j+w/2,j+3w/4比特组成的一个4比特的字；j取遍0,1,…,w/4-1。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对v分别循环左移s比特、t比特，将得到的两个结果进行异或，再与v异或得到轮函数F的输出值z。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)的具体实现方法为：31)将明文数据组P分成4个长度为w比特的字a0,b0,c0,d0，对a0,b0,c0,d0进行第i轮加密后的中间状态记为ai,bi,ci,di；32)进行r-1轮基于四路两重Feistel结构轮函数更新，得到中间状态ar-1,br-1,cr-1,dr-1；其中，每一轮