[发明专利]基于三个群运算的128位对称加密方法

摘要

基于三个群运算的128位对称加密方法，属于密码技术和计算机技术领域；包括密钥生成、加密和解密三个部分；发送方随机产生一个256位的初始密钥，使用密钥生成部分从它得到各由72个子密钥组成的加密密钥和解密密钥，并通过安全途径把解密密钥传输给接收方；发送方使用加密密钥和加密部分把128位的明文转换成密文(加密)；接收方使用解密密钥和解密部分把128位的密文还原成明文(解密)；该方法具有安全性高、计算速度快、技术可以公开、适用性强等特点，可用于计算机和通信网络中任何文件、数据的保密存储与传输。

主权项

基于三个群运算的128位对称加密方法，由密钥生成、加密和解密三个部分组成，密钥生成部分供发送方利用随机初始密钥产生加密密钥和解密密钥，并负责把解密密钥通过安全途径传输给接收方，加密部分供发送方利用加密密钥把明文分组转化为密文分组，解密部分供接收方利用解密密钥把密文分组还原成明文分组，在下文中，符号←表示把右边的常数值或表达式值赋给左边的变量，“位”表示一个二进制位(也称为比特，其值为0或1)，％代表模运算，代表两个16位运算数的模2加法(即比特异或)，[+]代表两个16位运算数的模216加法，⊙代表两个16位运算数的模216+1乘法，和分别代表加密和解密第j轮第i个子密钥，表示模216的加法逆元，表示模216+1的乘法逆元，特别，使用16位全零元素代表216以及216的乘法逆元，并且，任何一个元素和16位全零元素做模216+1乘法运算时，16位全零元素应被视作216，任何一个元素和16位全零元素做模216加法运算时，16位全零元素仍被视作0，本方法的特征在于●密钥生成部分采用了下列步骤：输入：一个256位的随机初始密钥K(1)置j←0；(2)把K最左边128位划分为8个16位的子密钥，分别赋给K0(j)，K1(j)，...，K7(j)；(3)把K循环左移25位；(4)令j←j+1；(5)如果j≤8，则转至(2)，否则，下一步；(6)令令令令(7)令令(8)令令令令输出：加密密钥(由72个子密钥组成)K0(0)K1(0)K2(0)K3(0)K4(0)K5(0)K6(0)K7(0)K0(1)K1(1)K2(1)K3(1)K4(1)K5(1)K6(1)K7(1)K0(2)K1(2)K2(2)K3(2)K4(2)K5(2)K6(2)K7(2)]]>解密密钥(由72个子密钥组成)即-K0(8)(K1(8))-1(K2(8))-1-K3(8)(K4(8))-1-K5(8)-K6(8)(K7(8))-1-K0(7)(K2(7))-1(K1(7))-1-K3(7)(K4(7))-1-K6(7)-K5(7)(K7(7))-1-K0(6)(K2(6))-1(K1(6))-1-K3(6)(K4(6))-1-K6(6)-K5(6)(K7(6))-1-K0(5)(K2(5))-1(K1(5))-1-K3(5)(K4(5))-1-K6(5)-K5(5)(K7(5))-1-K0(4)(K2(4))-1(K1(4))-1-K3(4)(K4(4))-1-K6(4)-K5(4)(K7(4))-1-K0(3)(K2(3))-1(K1(3))-1-K3(3)(K4(3))-1-K6(3)-K5(3)(K7(3))-1-K0(2)(K2(2))-1(K1(2))-1-K3(2)(K4(2))-1-K6(2)-K5(2)(K7(2))-1-K0(1)(K2(1))-1(K1(1))-1-K3(1)(K4(1))-1-K6(1)-K5(1)(K7(1))-1-K0(0)(K1(0))-1(K2(0))-1-K3(0)(K4(0))-1-K5(0)-K6(0)(K7(0))-1]]>解密密钥由发送方采用安全途径传输给接收方；●加密部分采用了下列步骤：输入：一个128位的明文分组X，72个16位的加密子密钥(0≤i≤7，0≤j≤8)；(1)把X划分为8个16位的子分组X0，X1，...，X7，令(2)置j←0；(3)计算A←X0(j)[+]K0(j)，B←X1(j)⊙K1(j)，C←X2(j)⊙K2(j)，D←X3(j)[+]K3(j)，E←X4(j)⊙K4(j)，F←X5(j)[+]K5(j)，G←X6(j)[+]K6(j)，H←X7(j)⊙K7(j)，I←A⊕C,J←B⊕D,Z←E⊕G,L←F⊕H,]]>M←I[+]J，N←Z⊙M，Q←L[+]N，P←M⊙Q，R←I⊙Q，S←L[+]P，X0(j+1)←A⊕P,X1(j+1)←C⊕P,X4(j+1)←E⊕S,X5(j+1)←G⊕S,]]>X2(j+1)←B⊕R,X3(j+1)←D⊕R,X6(j+1)←F⊕Q,X7(j+1)←H⊕Q;]]>(4)令j←j+1；(5)如果j≤7，则转至(3)，否则，下一步；(6)令T←X1(8)，X1(8)←X2(8)，X2(8)←T，令T←X5(8)，X5(8)←X6(8)，X6(8)←T；(7)计算Y0←X0(8)[+]K0(8)，Y1←X1(8)⊙K1(8)，Y2←X2(8)⊙K2(8)，Y3←X3(8)[+]K3(8)，Y4←X4(8)⊙K4(8)，Y5←X5(8)[+]K5(8)，Y6←X6(8)[+]K6(8)，Y7←X7(8)⊙K7(8)；(8)连接Y0，Y1，...，Y7为Y；输出：128位的密文分组Y；●解密部分采用了下列步骤：输入：一个128位的密文分组Y，72个16位的解密子密钥(0≤i≤7，0≤j≤8)；(1)把Y划分为8个16位的子分组Y0，Y1，...，Y7，令(2)置j←0；(3)计算I←A⊕C,J←B⊕D,Z←E⊕G,L←F⊕H,]]>M←I[+]J，N←Z⊙M，Q←L[+]N，P←M⊙Q，R←I⊙Q，S←L[+]P，X′0(j+1)←A⊕P,X′1(j+1)←C⊕P,X′4(j+1)←E⊕S,X′5(j+1)←G⊕S,]]>X′2(j+1)←B⊕R,X′3(j+1)←D⊕R,X′6(j+1)←F⊕Q,X′7(j+1)←H⊕Q;]]>(4)令j←j+1；(5)如果j≤7，则转至(3)，否则，下一步；(6)令令(7)计算(8)连接Y′0，Y′1，...，Y′7为Y′，令X←Y′；输出：128位的明文分组X。