[发明专利]一种基于低轨卫星物联网轻量级星间的信息加密传输方法

权利要求书

1.一种基于低轨卫星物联网轻量级星间的信息加密传输方法，其特征在于：应用于低轨卫星之间以及中继站与低轨卫星之间，单次传输过程包括发送端和接收端，主要包括以下步骤：

S1:发送端获取明文分组；

S2:在发送端，明文分组执行加密算法，经过轮函数的多轮运算得到密文，并将密文发送至接收端；

S3：接收端接受密文，在接收端密文经过多轮轮函数的逆运算得到明文分组，完成解密。

2.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星物联网轻量级星间的信息加密传输方法，其特征在于，步骤S1到步骤S3中的具体运算步骤如下:

A1：发送端执行密码扩展算法，将128、192和256bit的主密钥K₍₁₂₈₎、K₍₁₉₂₎和K₍₂₅₆₎扩展生成轮函数所需的白化密钥RK₀和轮密钥RK₁、RK₂、…、RK₁₆；

A2：发送端将明文分组P与256bit的白化密钥RK₀异或得到X₀；

A3:对步骤A2得到的结果进行轮函数运算，轮函数包括非线性变换S盒替换SB、线性变换LT以及轮密钥异或运算AK；

A4:发送端生成密文C，C＝X₁₆；

A5:接收端执行密码扩展算法，将128、192和256比特主密钥K₍₁₂₈₎、K₍₁₉₂₎和K₍₂₅₆₎扩展生成轮函数所需的白化密钥RK₀和轮密钥RK₁、RK₂、…、RK₁₆；

A6:接收端收到密文C,与第16轮的轮密钥RK₁₆异或，得到X₀′；

A7:对步骤A6进行轮函数逆运算，轮函数逆运算包括非线性变换的S盒替换的逆运算SB^-1、线性变换的逆运算LT^-1以及轮密钥异或运算的逆运算AK^-1；

A8:接收端解密获得明文P，P＝X₁₆。

3.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星物联网轻量级星间的信息加密传输方法，其特征在于，在加密阶段进行轮函数运算以及解密阶段的轮函数逆运算的轮数均为16轮。

4.根据权利要求2所述的一种基于低轨卫星物联网轻量级星间的信息加密传输方法，其特征在于，在步骤A1和A5中，执行密码扩展算法的步骤包括

B1:将主密钥变换成256bit的种子密钥SK；

B2:利用非线性反馈移位寄存器结构，将种子密钥SK扩展生成白化密钥RK₀和轮密钥RK₁、RK₂、…、RK₁₆。

5.根据权利要求4所述的一种基于低轨卫星物联网轻量级星间的信息加密传输方法，步骤B1中，在进行种子秘钥变化时，采用以下公式:

6.根据权利要求5所述的一种基于低轨卫星物联网轻量级星间的信息加密传输方法，其特征在于，步骤B2中，在生成白化密钥RK₀和轮密钥RK₁、RK₂、…、RK₁₆时，将256bit种子密钥SK分为8个32bit的字，记为SK→(k_-4,k_-3,k_-2,k_-1,k₀,k₁,k₂,k₃)。根据算分轮数长度16，利用以下方式生成k_i：