[发明专利]一种Piccolo加密算法硬件实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及信息安全中的密码算法领域，特别是涉及轻量级密码Piccolo算法硬件实现方法。

背景技术

Piccolo轻量级密码算法是在2011年国际顶级密码硬件与嵌入式系统会议(CHES)上被提出，是一种适合资源受限的智能卡加密算法。

Piccolo算法是一种轻量级分组加密算法，分组长度64位，密钥长度有80位和128位，其中密钥为80位时记作Piccolo-80，迭代轮数r为25轮；密钥128位记作Piccolo-128，迭代轮数r为31轮。算法采用非平衡型Feistel结构；算法包括密钥扩展运算，每轮中，加密数据同子密钥都进行异或运算(AddRoundKey，ARK操作)、F函数运算与RP轮置换函数运算(最后一轮没有使用RP轮置换函数)；将64位明文输入分为4个分支，每个分支为16位；将从左到右第一个分支与第三个分支分别同白化密钥wk₀与wk₁进行异或(AddWhiteningKey,AWK操作)；然后进行r-1轮迭代加密；最后一轮输入的64位中间值同样划分为4个分支，每个分支为16位；然后进行同样的F函数运算和子密钥异或运算(AddRoundKey，ARK操作)，得到的结果第一个分支与第三个分支直接同白化密钥wk₀与wk₁进行异或，最终得到64位密文输出。RP函数置换运算将输入64位值划分为8个字节，然后进行字节的置换操作，如图4所示，将RP轮置换函数的64输入位数据从高位到低位依次划分为8个字节g₀,g₁,g₂,g₃,g₄,g₅,g₆,g₇，以g₂,g₇,g₄,g₁,g₆,g₃,g₀,g₅作为RP轮置换函数运算的64位输出数据。

密钥扩展部分：

初始密钥key长度为80位：

将初始密钥从高位开始按16位一组划分为5个部分，分别记作k₀、k₁、k₂、k₃及k₄，按照以下公式生成白化密钥wk_a和轮密钥rk_2i、rk_2i+1，其中，0≤a<4，0≤i<r，r表示轮运算轮数；

白化密钥扩展：