可对抗量并行计算攻击的对称加密方法以及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可对抗量并行计算攻击的对称加密方法以及系统，方法中：S盒数组由密码序列和二维表进行异或逻辑运算生成，具有极高的安全强度；而且通过S盒数组和密码序列共同生成非线性加权系数的轮函数应用于加权概率模型编码的过程中，独立于待加密的序列数据，待加密的数据线性相关性和代数关系均无法作为本方法破解的参考因素，实现高强度的数据加密；在编码待编码序列X前，预先编码u个随机序列Q，提高数据加密的安全性；将编码结果中的字节与S盒中的字节异或运算得出密文，译码时S盒由密码序列和二维表动态生成，提升了编码结果安全性。综上，本申请实现良好的无损压缩效果，又兼具高强度的数据加密，还可抵御量子并行计算攻击。行计算攻击。行计算攻击。

【技术实现步骤摘要】
可对抗量并行计算攻击的对称加密方法以及系统


[0001]本专利技术涉及数据编码
，特别涉及一种可对抗量并行计算攻击的对称加密方法以及系统。

技术介绍

[0002]无损压缩算法(熵编码)已经被广泛应用于通信、存储等
，常见的无损压缩算法有行程编码，字典编码，哈夫曼编码以及算术编码(区间编码)等。对称加密算法作为信息安全的核心工具，也被广泛应用于通信、交易、支付以及数据脱敏等领域，常见的对称加密算法有DES(Data Encryption Standard，数据加密标准)，AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)，Blowfish(一个对称加密块算法)等。
[0003]为实现高强度加密对称加密并且具备良好的压缩效果，目前有提出了“杰林码”的编码方案，该方案实现高强度加密对称加密并且具备无损的压缩效果。但该方案在抵抗量子并行计算攻击(quantum parallel computation)方面仍然存在着不足。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。为此，本专利技术提出一种可对抗量并行计算攻击的对称加密方法以及系统，能实现良好的无损压缩效果，又兼具高强度的数据加密，还可抵御量子并行计算攻击。
[0005]本专利技术的第一方面，提供了一种可对抗量并行计算攻击的对称加密方法，应用于编码端，包括如下步骤：
[0006]步骤S101、获取序列长度为L的密码序列B、序列长度为n的待编码序列X以及序列长度为u的随机序列Q；
[0007]步骤S103、计算S盒数组：
[0008]步骤S1031、随机生成T2个不重复的整数值存入T*T的二维表，当n+u≥L时，进入步骤S1033；
[0009]步骤S1033、从所述二维表中获取f(j)；其中，j表示统计变量且j的初始值为0，所述f(j)表示所述二维表中第j个字节；
[0010]步骤S1035、当j<T2时，且j＝j+1，并跳转至步骤S1033，直至当j≥T2时，进入步骤S105；其中，所述S[j]表示所述S盒数组中的第j个字节，所述表示异或逻辑运算；
[0011]步骤S105、串联所述随机序列Q和所述待编码序列X，得到二进制序列Z；
[0012]步骤S107、基于加权概率模型和所述S盒数组对所述二进制序列Z进行编码：
[0013]步骤S1071、获取所述二进制序列Z中第i个字节X
i
以及所述密码序列B中的第i mod L个字节B(i mod L)和第L
‑
(i mod L)个字节B(L
‑
(i mod L))，i表示统计变量且i的初始值为0；
[0014]步骤S1073、计算步骤S1073、计算所述X
i
‑1表示所述二进制序列Z中第i
‑
1个字节；
[0015]步骤S1075、根据xT+y从所述S盒数组中查找对应的g(x,y)；
[0016]步骤S1077、计算非线性轮函数r(i)；其中，所述s表示大于或等于6的整数；
[0017]步骤S1079、基于所述加权概率模型和所述非线性轮函数r(i)对所述二进制序列Z进行编码，得到编码结果；
[0018]步骤S109、将所述编码结果与所述S盒数组进行异或逻辑运算，得到密文；
[0019]步骤S110、将所述密文发送至译码端。
[0020]本专利技术的第二方面，提供了一种可对抗量并行计算攻击的对称加密系统，包括：
[0021]数据获取单元，用于获取序列长度为L的密码序列B、序列长度为n的待编码序列X以及序列长度为u的随机序列Q；
[0022]S盒计算单元，用于通过以下方式计算S盒数组：
[0023]步骤S1031、随机生成T2个不重复的整数值存入T*T的二维表，当n+u≥L时，进入步骤S1033；
[0024]步骤S1033、从所述二维表中获取f(j)；其中，j表示统计变量且j的初始值为0，所述f(j)表示所述二维表中第j个字节；
[0025]步骤S1035、当j<T2时，且j＝j+1，并跳转至步骤S1033，直至当j≥T2时，进入步骤S105；其中，所述S[j]表示所述S盒数组中的第j个字节，所述表示异或逻辑运算；
[0026]数据串联单元，用于串联所述随机序列Q和所述待编码序列X，得到二进制序列Z；
[0027]数据编码单元，用于通过以下方式基于加权概率模型和所述S盒数组对所述二进制序列Z进行编码：
[0028]步骤S1071、获取所述二进制序列Z中第i个字节X
i
以及所述密码序列B中的第i mod L个字节B(i mod L)和第L
‑
(i mod L)个字节B(L
‑
(i mod L))，i表示统计变量且i的初始值为0；
[0029]步骤S1073、计算步骤S1073、计算所述X
i
‑1表示所述二进制序列Z中第i
‑
1个字节；
[0030]步骤S1075、根据xT+y从所述S盒数组中查找对应的g(x,y)；
[0031]步骤S1077、计算非线性轮函数r(i)；其中，所述s表示大于或等于6的整数；
[0032]密文生成单元、用于将所述编码结果与所述S盒数组进行异或逻辑运算，得到密文；
[0033]密文发送单元，用于将所述密文发送至译码端。
[0034]本方法的第三方面，提供了一种电子设备，包括至少一个控制处理器和用于与所
述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行上述的可对抗量并行计算攻击的对称加密方法。
[0035]本方法的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质：所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行上述的可对抗量并行计算攻击的对称加密方法。
[0036]本专利技术的第一方面提供的可对抗量并行计算攻击的对称加密方法，因步骤S105将随机序列Q和待编码序列X，得到二进制序列Z，使得编码待编码序列X的同时，还需编码u个随机序列Q，因随机序列Q未知，所以序列X不可知，编码序列长度增加，L
n+u
存在256
3(n+u)
个可能值。步骤S1079得到的编码结果中的字节与S盒中的字节异或运算得出密文，译码时S盒由密码序列和二维表动态生成，因密码序列未知，所以S盒和(x,y)不可知，所以编码结果不可知。在步骤S1035中，S盒数组由密码序列和二维表进行异或逻辑运算生成，具有极高的安全强度；而且在步骤S1035中，是通过S盒数组和密码序列共同生成非线性加权系数的轮函数应用于加权概率模型编码的过程中，独立于待加密的序列数据，所以待加密的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可对抗量并行计算攻击的对称加密方法，其特征在于，应用于编码端，包括如下步骤：步骤S101、获取序列长度为L的密码序列B、序列长度为n的待编码序列X以及序列长度为u的随机序列Q；步骤S103、计算S盒数组：步骤S1031、随机生成T2个不重复的整数值存入T*T的二维表，当n+u≥L时，进入步骤S1033；步骤S1033、从所述二维表中获取f(j)；其中，j表示统计变量且j的初始值为0，所述f(j)表示所述二维表中第j个字节；步骤S1035、当j＜T2时，且j＝j+1，并跳转至步骤S1033，直至当j≥T2时，进入步骤S105；其中，所述S[j]表示所述S盒数组中的第j个字节，所述表示异或逻辑运算；步骤S105、串联所述随机序列Q和所述待编码序列X，得到二进制序列Z；步骤S107、基于加权概率模型和所述S盒数组对所述二进制序列Z进行编码：步骤S1071、获取所述二进制序列Z中第i个字节X
i
以及所述密码序列B中的第i mod L个字节B(i mod L)和第L
‑
(i mod L)个字节B(L
‑
(i mod L))，i表示统计变量且i的初始值为0；步骤S1073、计算步骤S1073、计算所述X
i
‑1表示所述二进制序列Z中第i
‑
1个字节；步骤S1075、根据xT+y从所述S盒数组中查找对应的g(x，y)；步骤S1077、计算非线性轮函数r(i)；其中，所述s表示大于或等于6的整数；步骤S1079、基于所述加权概率模型和所述非线性轮函数r(i)对所述二进制序列Z进行编码，得到编码结果；步骤S109、将所述编码结果与所述S盒数组进行异或逻辑运算，得到密文；步骤S110、将所述密文发送至译码端。2.根据权利要求1所述的可对抗量并行计算攻击的对称加密方法，其特征在于，所述步骤S109具体包括：步骤S1091、将所述编码结果转换成序列长度为m的序列Y；步骤S1093、获取所述序列Y中第i个字节值Y
i
；步骤S1095、当i＜m时，且i＝i+1，跳转至步骤S1093，直至当i≥m时，得到密文。3.根据权利要求1所述的可对抗量并行计算攻击的对称加密方法，其特征在于，所述步骤S1079具体包括：步骤S1079a、计算加权概率和其中，所述p表示所述待编码序列X中字节0所占的概率；步骤S1079b、若X
i
＝0，若X
i
＝0，＝0，其
中，所述R
i
、R
i
‑1、R
i
、R
i
‑1表示编码变量，R0＝1，L0＝0；步骤S1079c、i＝i+1，若i＜n，跳转至步骤S1079a，若i≥n，得到编码结果。4.根据权利要求1所述的可对抗量并行计算攻击的对称加密方法，其特征在于，所述二维表中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王杰林，廖亦凡，高金定，周浪，
申请(专利权)人：湖南遥昇通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：