一种可处理大分组数据的加密方法技术

本发明专利技术涉及一种可处理大分组数据的加密方法，包括(1)选择大分组长度参数t，则明文长度为128t比特，密钥长度为128t/2比特；(2)将明文解析为2l个128比特的状态小组(x1,x2...xl,xl+1...x2l)，将密钥解析为l个128比特的密钥小组其中，2l＝t；(3)对所述明文的状态小组进行n轮循环加密，其中第i轮加密的输入为第i-1轮加密的输出，第1轮加密的输入为所述明文的状态小组，2≤i≤n，n为正整数；本发明专利技术提供的一种可处理大分组数据的加密方法，能够通过改进伪随机值引入方式与轮函数本身，实现了以更低的轮数达成更高轮数的安全度的目标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及信息安全
，具体设及。
技术介绍
社会的信息化是当今时代的热点问题，与之相伴的是信息产业的蓬勃发展。在运 样的背景下，一方面，信息资产逐渐成为了企业的核屯、资产之一，另一方面，企业所需保有 的信息量在逐年攀升。保障众多重要信息的机密性，设及企业的核屯、利益，是意义重大的问 题；而处理大量信息所需的时间、机器等开销，使得企业成本增加，因此在提供充分安全保 障的同时，尽量缩减加密开销，是艰巨的挑战。 解决上述问题的关键是对称密钥加密算法；而应用最广泛的对称密钥加密算法则 是分组密码，运得益于其出色的实现效率与研究透彻的安全性。分组密码算法在为用户数 据提供机密性之余，还被广泛用于构造其它密码学函数如密码学杂凑函数、消息认证码等， 因此是信息安全领域最重要的密码学组件之一。为满足上述安全需求，须设计效率高、安全 性好的分组密码。此处安全性的含义，随需求不同而有所差异：如仅单纯保障数据的机密 性，则分组密码算法只需在单一未知密钥下，表现得类似伪随机置换，即可满足需要；但若 要使用分组密码构造其它算法，或要通过加密模式等具备可证明安全的结构扩展分组密码 的定义域，则需要分组密码表现得类似理想的随机密码，要求其不仅在单一密钥下表现类 似随机置换，还需在多个密钥下表现得类似相互独立的一族随机置换。运对分组密码的设 计也是新的挑战，超出了通常理解的保密性的范畴。 分组密码通常具备相对较小的、固定的定义域一一该定义域的规模称为分组长 度。为加密大量数据，可考虑的选项包括使用加密模式、选择分组长度较大的特殊密码等。 然而据研究，现有加密模式提供的安全强度相对较低，在攻击者能够影响部分参数的情形 下，很可能不安全。而分组长度较大的、特别设计的分组密码，其分组长度通常仍然是少数 固定的值，应用的灵活性仍相对较低。为弥补灵活性的缺陷，一些新提出的设计一一如美国 国家安全局于2013年中发布的新型SIMON与SPECK分组密码系列一一包含了多个分组长 度不同的算法，使得灵活性大幅增加；然而其分组长度最大仅为128比特，仍未实现在极大 范围内可调的目标。运些都表明，为满足大量数据快速加密的需求，设计特别的、基于分组 密码的大数据加密算法，是十分迫切的。 目前，常用的分组密码方案包括：DES、AES、SMS4、PRE沈NT等，在安全度方面，DES 的差分/线性分析可在理论上破解，在相关密钥下不安全，实际情形下也已被穷举破解。 AES对单密钥情形下的差分/线性分析有可证明的安全界，但在相关/选择密钥下安全性 弱。SMS4相当于71. 87 %比例的轮数一倍利用线性分析理论攻破；PRESENT在单密钥情形 下，约相当于83. 87%比例的轮数已被利用线性分析理论攻破，但在已知密钥情形下安全性 弱。上述方案中DES、SMS4与PRESENT的安全性均由后续的实际分析结论支持，实际分析时 发现无法攻破完整的密码方案/无法给出实用、高效的攻击，即认为该方案实际运用时是 比较安全的。然而通常的密码分析并不能全面保障方案的安全性，例如AES在设计时，特别 注意了抵御差分与线性攻击，能够给出安全界的理论证明；然后后续研究发现，AES的密钥 编排扩散速度相对较慢，在相关/选择密钥条件下的安全性较弱，AES-192与AES-256都已 被相关密钥差分攻击理论上完全攻破，10轮AES-128则有相对复杂的已知密钥区分器，其 作用虽然尚不明确，但其令人怀疑其作为理想密码运用的合理性。 为满足大量数据高效率、高安全度加密的需求，一方面要选择合适的、基于分组密 码的结构（主要是域扩展方法），另一方面则要设计安全度极高的分组密码。自2004年起 广泛展开的不可分辨性（indifferenti油ility)的研究，使得构造"理论安全"的加密结 构与分组密码成为可能。某些密码学结构如基于化istel的域扩展结构已被证明在满足 某些条件时，与假想的（分组长度较大的）理想密码模型不可分别；用于构造分组密码的 Even-Mansour结构也被证明与假想的理想密码模型不可分别，运些证明足W完全保证其针 对所有不利用底层结构（如置换）实现细节的攻击的抵抗能力。利用运样的思想，用真正 可靠的方式构造出底层结构，进而构造出分组密码，便可W进而给出高效率、高安全的大分 组数据加密机制。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供的，能够通 过改进伪随机值引入方式与轮函数本身，实现了W更低的轮数达成更高轮数的安全度的目 标。 本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的： -种可处理大分组数据的加密方法，其改进之处在于，包括： (1)选择大分组长度参数t，则明文长度为128t比特，密钥长度为128t/2比特； 似将明文解析为21个128比特的状态小组（XI，X2. ..Xi,Xw. ..X21)，将密钥解析 为1个比特的密钥小组(A:|X....../;/)，其中，2I=t;[001引 做对所述明文的状态小组进行n轮循环加密，其中第i轮加密的输入为第i-1轮 加密的输出，第1轮加密的输入为所述明文的状态小组，2《i《n，n为正整数。 优选的，所述步骤（3)中循环加密包括： (3-1)将第i轮加密输入的状态小组的低位数据批:1，端...猶1)作为第i轮加密输 出的状态小组的高位数据片，故诗)；[001引 （3-?采用加密运算对第i轮加密输入的状态小组的高位数据片-1，皆....矿1)进 行处理，并将处理后的状态小组的高位数据作为第i轮加密输出的状态小组的低位数据 (-?,.?:?...'?)。 进一步的，所述步骤（3-2)包括： (3-2-1)进行1次第一加密运算，将第1次第一加密运算的输出与其自身相连作为 中间密钥，第j-1次第一加密运算的步骤包括：[001引分别将所述密钥小组(.4:1，反_....../;,)中第j个元素焉与所述第i轮加密输入的状态小 组的低位数据荀1；)中第21+1-j个元素相连作为第j-1次第一加密运算的密 钥，即奪|福1^ ; 采用分组加密算法处理第j-1次第一加密运算的密钥和j-1次第一加密运算的输 入获取所述第j-1次第一加密运算的分组加密算法处理结果，其中，第j-1次第一加密运算 的输入为第j-2次第一加密运算的分组加密算法处理结果与第j-2次第一加密运算的输入 的异或值，第1次第一加密运算的输入为128比特随机数，2《j《1 ; (3-2-2)进行1次第二加密运算，其中第W次第二加密运算的步骤包括： 采用分组加密算法处理中间密钥和第W次第二加密运算的输入获取第W次第二加 密运算的分组加密算法处理结果，其中，所述中间密钥为第1次第一加密运算的输出与其 自身相连值，所述第W次第二加密运算的输入为128比特加密常量值W;[00过将所述第i轮加密输入的状态小组的高位数据中第1+1-W个元素 Xw与所述第W次第二加密运算的处理结果的异或值作为第i轮加密输出的状态小组的低 位数据中第21+1-W个元素。 进一步的，所述分组加密算法包括： 将所述分组加密算法输入的256比特密钥数据分割为高位128比特数据ki和低 位128比特数据k2,对128比特输入数据进行4步运算处理，获取分组加密算法处理结果 ^\(,,,，公式为：￡,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可处理大分组数据的加密方法，其特征在于，包括：(1)选择大分组长度参数t，则明文长度为128t比特，密钥长度为128t/2比特；(2)将明文解析为2l个128比特的状态小组(x1,x2...xl,xl+1...x2l)，将密钥解析为l个128比特的密钥小组其中，2l＝t；(3)对所述明文的状态小组进行n轮循环加密，其中第i轮加密的输入为第i‑1轮加密的输出，第1轮加密的输入为所述明文的状态小组，2≤i≤n，n为正整数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李钊，高昆仑，郑晓崑，赵保华，赵婷，王志皓，杨博龙，王树才，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院，国网河北省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11