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一种分组密码MEG实现方法、装置及存储介质

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成果类型:
专利
发明/设计人:
李秋萍;李浪;刘波涛;赵军霞;张剑;...
申请/专利权人:
衡阳师范学院
专利类型:
发明专利
语种:
中文
申请时间:
2020-01-21
申请/专利号:
CN202010068953.7
公开时间:
2020-07-31
公开号:
CN111478766A
主申请人地址:
421000 湖南省衡阳市雁峰区黄白路165号
申请地区:
中国湖南
代理人:
龚燕妮
机构署名:
本校为其他完成单位
主权项:
1.一种分组密码MEG实现方法,其特征在于,包括: 数据加载:将64位明文/64位密文加载至寄存器,作为待加/解密数据,进行加/解密运算; 轮运算操作:将所述待加/解密数据按以下步骤进行32轮迭代轮运算操作; 先将输入的待加/解密数据进行一次轮密钥加变换,获得32轮迭代轮运算的输入数据,完成32轮迭代运算操作后,再进行一次轮密钥加变换,得到密文/明文数据; 其中,在第1轮轮运算开始前和最后1轮轮运算结束后的轮密钥加变换中所使用的密钥为原始密钥,在第2*t轮轮运算操作后,利用密钥进行一次轮密钥加变换,将得到的数据作为后续操作的输入数据,t={1,2,…,15},当t为奇数时,参与轮密钥加变换的密钥为扩展密钥,当t为偶数时,参与轮密钥加变换的密钥为原始密钥; 所述扩展密钥是利用最大距离可分码的生成矩阵对原始密钥进行扩展获得; 若进行加密操作,轮运算依次为常数加变换、S盒变换、行移位变换及EFG列混合变换,若进行解密操作,轮运算依次为EFG列混合逆变换、行移位逆变换、S盒逆变换及常数加逆变换; 所述EFG列混合逆变换和EFG列混合变换、行移位逆变换和行移位变换、S盒逆变换和S盒变换以及常数加逆变换和常数加变换均互为逆运算。 2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用最大距离可分码的生成矩阵对原始密钥进行扩展的具体过程如下: 将原始密钥按照从高位到低位进行划分,获得16个4-bit一位的有限域GF(24)上的元素,并依次排列成4×4的原始密钥矩阵K: 应用最大距离可分码的生成矩阵W,与原始密钥矩阵K进行有限域上的矩阵乘法运算,从而得到新的密钥矩阵K’: 其中,W中的元素为16进制表示。 3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述EFG列混合变换操作使用的矩阵采用扩展的广义Feistel结构迭代4次后形成的4×4的MDS矩阵: MDS矩阵构造过程中对应的矩阵如下: 其中,m是指扩展的广义Feistel结构对应的矩阵,M为MDS矩阵,m和M中的元素均为16进制。 4.一种分组密码MEG实现装置,其特征在于,包括: 数据加载单元:通过将64位明文/64位密文加载至寄存器,作为待加/解密数据,进行加/解密运算; 前端轮密钥加变换单元,将输入的待加/解密数据输入轮密钥加变换模块,获得轮运算的输入数据; 轮运算操作单元:利用轮运算的输入数据进行32轮迭代轮运算操作,其中,在第2*t轮轮运算操作后,利用密钥进行一次轮密钥加变换,将得到的数据作为后续操作的输入数据,t={1,2,…,15},当t为奇数时,参与轮密钥加变换的密钥是利用扩展密钥模块获得的扩展密钥,当t为偶数时,参与轮密钥加变换的密钥为原始密钥;所述扩展密钥模块是利用最大距离可分码的生成矩阵对原始密钥进行扩展获得扩展密钥; 若进行加密操作,轮运算操作单元依次包括常数加变换模块、S盒变换模块、行移位变换模块及EFG列混合变换模块;若进行解密操作,轮运算操作单元依次包括EFG列混合逆变换模块、行移位逆变换模块、S盒逆变换模块及常数加逆变换模块; 末端轮密钥加变换单元:将完成32轮迭代运算操作后数据,输入轮密钥加变换模块,得到密文/明文数据; 其中,前端轮密钥加变换单元和末端轮密钥加变换单元中所使用的密钥为原始密钥; 所述EFG列混合逆变换模块和EFG列混合变换模块、行移位逆变换模块和行移位变换模块、S盒逆变换模块和S盒变换模块以及常数加逆变换模块和常数加变换模块均互为逆运算模块。 5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述扩展密钥模块是利用最大距离可分码的生成矩阵对原始密钥进行扩展获得扩展密钥: 将原始密钥按照从高位到低位进行划分,获得16个4-bit一位的有限域GF(24)上的元素,并依次排列成4×4的原始密钥矩阵K: 应用最大距离可分码的生成矩阵W,与原始密钥矩阵K进行有限域上的矩阵乘法运算,从而得到新的密钥矩阵K’: 其中,W中的元素为16进制表示。 6.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述EFG列混合变换模块操作使用的矩阵结构,是采用扩展的广义Feistel结构迭代4次后形成的4×4的MDS矩阵结构: MDS矩阵结构构造过程中对应的矩阵结构如下: 其中,m是指扩展的广义Feistel结构对应的矩阵,M为MDS矩阵,m和M中的元素均为16进制。 7.一种计算机存储介质,包括计算机程序,其特征在于,所述计算机程序指令被处理终端执行时使所述处理终端执行权利要求1至3任一项所述的方法。
摘要:
本发明公开了一种分组密码MEG实现方法、装置及存储介质,本发明的技术方案提出了一种新的密钥扩展方式,即用可用于构造最优扩散层的最大距离可分码的生成矩阵与原始密钥做有限域上的矩阵乘法,从而完成对原始密钥进行扩展的操作。所采用的扩展的广义Feistel结构,通过迭代4次后生成一个最优扩散层,用于列混淆运算。最优扩散层不仅混淆特性较理想,其抵抗差分攻击和线性攻击效果也最好,因此可以进一步提高算法的安全性。本发明所述的技术方案在硬件实现时,密钥扩展所使用的矩阵是一个循环矩阵,只需存储16‑bit元素即可对原始密钥进行扩展,在提高密码算法的安全性同时,也节约了存储空间,...

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