[发明专利]安全性SBOX的实现方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及对称式加密技术，特别涉及一种安全性SBOX的实现方法和装置。

背景技术

对称式密码系统目前应用非常广泛，这使得对称式密码系统的设计安全性受到极大重视。而在对称式密码系统中的核心模块是SBOX（substitution box），因此，安全性的SBOX实现方案尤为重要。

另外，在安全性密码系统中，安全性的SBOX的输入数据主要为利用随机数将数据掩藏起来的数据，即经过掩码技术处理的数据，例如，原始数据为x，增加随机数据m，将原始数据掩码为从而保证系统的安全性。并且，为了防御高阶的侧道攻击，每一轮加解密所利用的随机数并不一样。

目前安全性SBOX的实现方案有两种。对于安全性SBOX的输入输出有固定的运算关系的情况下（高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES）），一般根据其固有的输入输出关系采用组合逻辑电路实现。然而，对于安全性SBOX的输入输出没有固定的运算关系的情况下（数据加密算法（Data Encryption Algorithm，DES）），每次加解密之前需要预先根据不同的随机数计算出安全性SBOX的值存储在存储器里面，在加解密的过程中利用查表得到所需要的值，显然，这种方法在每次随机数不同的情况下需要采用额外的时钟重新造表，并且存储起来，代价较大。

因此，需要提出一种新的安全性SBOX的实现方法和装置、以实现无需根据不同的掩码随机数重新造表，以及减少存储器资源和系统时钟开销。

发明内容

本发明解决的问题是提出一种新的安全性SBOX的实现方法和装置、以实现无需根据不同的掩码随机数重新造表，以及减少存储器的用量和系统时钟数开销。

为解决上述问题，本发明的实施例提供一种安全性SBOX实现方法，所述方法包括：接收安全性SBOX的输入数据，所述安全性SBOX的输入数据包含经过掩码处理的数据B和对应的掩码随机数R1，其中，所述安全性SBOX中的序数为i的数的计算函数为关于所述序数i、初始SBOX的输入变量A和输出变量F(A)的第一函数G(i，A，F(A))；根据所述安全性SBOX、所述安全性SBOX的输入数据和第二函数P(G(i)，i，B，R1，R2)计算出安全性SBOX的输出数据，其中，所述第二函数P(G(i)，i，B，R1，R2)=F(A，G(i)，i)△R2，F(A，G(i)，i)为所述第一函数的逆变换，B=A△R1，R2为任意随机数，△为掩码运算。

可选地，根据所述第一函数计算所述安全性SBOX中的数的计算过程包含模加运算。

可选地，根据所述第二函数计算所述安全性SBOX的输出数据的计算过程包含模加运算。

可选地，所述方法还包括：降低所述模加运算的操作数个数。

可选地，所述掩码运算△为异或运算。

可选地，所述第一函数为：

其中，A_K为A的第K位上的数据。

可选地，所述第二函数为：

令其中，当X＝0时，T1(R3，X)=R2，当X≠0且R3＝0时，当X≠0且R3≠0时，R3为任意随机数。

本发明的实施例还提供了一种安全性SBOX实现装置，所述装置包括：第一处理单元，用于接收安全性SBOX的输入数据，所述安全性SBOX的输入数据包含经过掩码处理的数据B和对应的掩码随机数R1，其中，所述安全性SBOX中的序数为i的数的计算函数为关于所述序数i、初始SBOX的输入变量A和输出变量F(A)的第一函数G(i，A，F(A))；第二处理单元，用于根据所述安全性SBOX、所述安全性SBOX的输入数据和第二函数P(G(i)，i，B，R1，R2)计算出安全性SBOX的输出数据，其中，所述第二函数P(G(i)，i，B，R1，R2)=F(A，G(i)，i)△R2，F(A，G(i)，i)为所述第一函数的逆变换，B=A△R1，R2为任意随机数，△为掩码运算。

可选地，所述第二处理单元为组合逻辑电路。

可选地，所述装置还包括：存储单元，用于存储所述安全性SBOX。

可选地，所述第二处理单元包含操作数压缩器，用于降低所述第一函数和第二函数中模加运算的操作数个数。

可选地，所述掩码运算△为异或运算。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：