一种减少传输能耗的信息加密优化方法.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CN108390875A(43)申请公布日2018.08.10(21)申请号201810149444.X(22)申请日2018.02.13(71)申请人沈阳航空航天大学地址110136辽宁省沈阳市沈北新区道义南大街37号(72)发明人吴杰宏柔莹莹李亚赵亮高利军范纯龙石祥滨郭振洲宋成鑫(74)专利代理机构沈阳维特专利商标事务所(普通合伙)21229代理人甄玉荃(51)Int.Cl.H04L29/06(2006.01)H04L9/08(2006.01)H04L9/06(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种减少传输能耗的信息加密优化方法(57)摘要本发明是一种减少传输能耗的信息加密优化方法，具体的说是一种适用于多无人机协同环境下，通过对Kuznyechik加密算法优化，进而实现传输能耗减少的新型安全通信策略，属于多无人机协同数据安全通信的技术领域。包括：步骤一：密钥调度过程，密钥调度过程将256位主密钥进行32次Feistel结构函数运算后生成10个256位的轮子密钥；步骤二：数据加密过程，Kuznyechik加密过程共执行9轮，每轮包括S变换，L变换和与步骤一中得到的相应的轮子密钥进行模二加运算，即input→K1→SL→K2→SL→···→K9→SL→K10→output。本发明方法主要对L变换运算过程的乘法表进行简化，有效地减化计算过程，精简算法，提高处理速度，减少无人机能耗。CN108390875ACN108390875A权利要求书1/2页1.一种减少传输能耗的信息加密优化方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：密钥调度过程密钥调度过程将256位主密钥进行32次Feistel结构函数运算后生成10个256位的轮子密钥，分别为K1,K2，…，K10；步骤二：数据加密过程Kuznyechik加密过程共执行9轮，每轮包括S变换，L变换和与步骤一中得到的相应的轮子密钥进行模二加运算，该过程表示为：input→K1→SL→K2→SL→…→K9→SL→K10→output。2.如权利要求1所述的一种减少传输能耗的信息加密优化方法，其特征在于：步骤一中，密钥调度过程具体如下，前两个轮子密钥K1和K2是由主密钥K直接导出，导出方式为：K1||K2＝K其中，K1,K2∈V*，V*表示所有有限长度的二进制矢量字符串的集合，长度是4的倍数，用十六进制形式表示；K1,K2是V*中连续的字符串，且K1是具有较高阶长度的子字符串，K2是具有较低阶长度的子字符串；轮常数使用X操作，128位的轮常数Ci定义为：Ci＝L(i)，i＝1,2,…,32；定义：其中，C,a,b是128位输入；剩余的轮子密钥K3,K4,...,K10是由最初的轮子密钥K1,K2衍生出来的，其推导公式如下：(K2i+1,K2i+2)＝F[C8(i-1)+8]·...·F[C8(i-1)+1](K2i-1,K2i),i＝1,2,3,4。3.如权利要求1所述的一种减少传输能耗的信息加密优化方法，其特征在于：步骤二中，具体的Kuznyechik数据加密执行过程如下：步骤a:将输入的128位纯文本与第一个轮子密钥K1做模二加运算；步骤b:将步骤(a)中的结果通过S变换；S变换即S盒变换，将128位值分割成16个8位的元素a15,a14,…,a1,a0，每一个元素经过非线性双射π变化后被替换；非线性双射变换实质是一个替换表，每一个输入定义了矩阵索引π，且该索引的值为变换的输出；S变换过程使用固定S盒将输入的每个字节变换成的输出字节，表示如下：S(a)＝S(a15||...||a0)＝π(a15)||...||π(a0)其中，a＝a15||...||a0∈V128，其中a为128位输入，ai∈V8，i＝0,1,…,15；Vs表示长度为s的所有二进制字符串的集合，s为非负数；步骤c:将步骤(b)中的结果通过L变换；L变换基于R变换，一次完整的L变换需要连续执行16次R变换，表达式如下：16L:V128→V128；L(a)＝R(a),a∈V128R(a)＝R(a15||...||a0)＝l(a15,...,a0)||a15||...||a1R变换的第一个输出元素是由l变换获取的，l变换的操作定义如下：2CN108390875A权利要求书2/2页其中，ai∈V8,i＝0,1,...,15，Δ代表双射映射，是双射映射的逆变换，Kuznyechik算法的所有操作都在有限域GF(2)[x]/p(x)中执行，其中p(x)＝x8+x7+x6+x+1∈GF(2)[x]R变换的其它输出元素是具有指数衰减的a15到a1以固定形式转化而来，在16次R变换操作后，由于l操作，所有顺序改变的字节其值发生了变化。3CN1