申请/专利权人：西安电子科技大学

申请日：2022-01-13

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN114491587B

主分类号：G06F21/60

分类号：G06F21/60

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2022.05.31#实质审查的生效;2022.05.13#公开

摘要：本发明公开一种类似SM4结构的白盒密码加解密方法，主要解决现有加解密方法运行效率低及存储空间成本高的问题。其实现方案是：生成由128个查找表组成的加密密钥和由这些查找表逆序排列组成解密密钥；构建明文分组，并对其对进行异或操作，对异或操作后的明文分组利用生成的加密密钥依次进行第一次查表、线性变换、第二次查表的轮函数操作，得到新的明文分组；对新的明文分组进行反序变换，得到明文分组加密后的密文分组；对密文分组进行异或操作，并利用生成的解密密钥对其进行逆轮函数操作，得到新的密文分组：对新的密文分组进行反序变换，得到密文分组解密后的明文分组。本发明加解密运行效率高，存储空间成本低，可用于数字版权管理。

主权项：1.一种类似SM4结构的白盒密码加解密方法，其特征在于：使用与中国商用密码算法SM4相似的结构，改变其标准SM4的输入与输出，在加解密中分别依次执行异或操作和轮函数操作后，进行i轮迭代后，再进行反序变换，具体实现包括如下：1生成加解密密钥：1a用主密钥生成伪随机序列，即将128比特主密钥输入到一个伪随机数发生器，生成伪随机比特序列；1b利用随机置换生成算法，将伪随机比特序列变换为128*256个8bit的随机置换，每个查找表按输入字典序排列，将每256个8bit的随机置换排列在一张查找表中，一共生成128个查找表；1c用这128个查找表一起组成加密密钥，用这128个查找表的逆序排列成解密密钥；2构建明文分组，对其进行异或操作，并利用1生成的加密密钥进行轮函数操作，得到新的明文分组：2a选择128位随机的比特串作为明文分组，将每个128位的明文分组切分为4个32比特的小块，将4个小块按照从左到右的顺序排列得到明文分组Xi,Xi+1,Xi+2,Xi+3，i为任意正整数；2b对明文分组中的后三个小块Xi+1，Xi+2，Xi+3进行异或操作，得到异或后的32比特的明文小块X，再对该小块X利用加密密钥进行类似SM4结构的白盒密码轮函数操作，得到更新后的32比特的明文小块X'；2c将更新后的32位比特的明文小块X'与明文分组中的第一个小块X0进行异或操作，得到第五个明文小块Xi+4；2d将该小块Xi+4排列在明文分组中的三个小块Xi+1，Xi+2，Xi+3之后，组成当前的明文分组Xi+1,Xi+2,Xi+3,Xi+4；2e重复步骤2b-2d共i次，产生的新的明文分组为Xi+1,Xi+2,Xi+3,Xi+4；3对新的明文分组Xi+1,Xi+2,Xi+3,Xi+4进行如下反序变换：RXi+1,Xi+2,Xi+3,Xi+4＝Xi+4,Xi+3,Xi+2,Xi+1，得到明文分组加密后的密文分组Xi+4,Xi+3,Xi+2,Xi+1；4对密文分组进行异或操作，并利用1生成解密密钥进行逆轮函数操作，得到新的密文分组：4a对密文分组Xi+4,Xi+3,Xi+2,Xi+1中的后三位Xi+3，Xi+2，Xi+1进行异或操作，得到异或后的32比特的密文小块Y；4b对异或后的32比特的密文小块Y利用解密密钥进行类似SM4结构的白盒密码逆轮函数操作，得到更新后的32位比特密文小块Y'；4c将更新后的32位比特密文小块Y'与4a中密文分组的第一个小块Xi+4进行异或操作得到Xi；4d将密文分组的后3个32比特的小块Xi+3，Xi+2，Xi+1与Xi依次排列，组成当前的密文分组Xi+3,Xi+2,Xi+1,Xi；4e重复步骤4b-4d共i次，产生的新的密文分组为Xi+3,Xi+2,Xi+1,Xi；5对新密文分组Xi+3,Xi+2,Xi+1,Xi进行反序变换RXi+3,Xi+2,Xi+1,Xi＝Xi,Xi+1,Xi+2,Xi+3，得到密文分组解密后的明文分组Xi,Xi+1,Xi+2,Xi+3。

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