[发明专利]非线性挤压保护密码S盒的方法有效
| 申请号： | 201410784299.4 | 申请日： | 2014-12-16 |
| 公开（公告）号： | CN104410490B | 公开（公告）日： | 2017-08-11 |
| 发明（设计）人： | 韦永壮;朱嘉良;丁勇 | 申请（专利权）人： | 桂林电子科技大学 |
| 主分类号： | H04L9/26 | 分类号： | H04L9/26 |
| 代理公司： | 桂林市持衡专利商标事务所有限公司45107 | 代理人： | 陈跃琳 |
| 地址： | 541004 广*** | 国省代码： | 广西;45 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 非线性 挤压 保护 密码 方法 | ||
技术领域
本发明涉及到信息安全领域，具体涉及一种非线性挤压保护密码S盒的方法。
背景技术
密码S盒是对称密码算法的关键部件，其代数性质很大程度上决定着整个密码算法的安全强度。近年来提出的针对密码算法的侧信道攻击是利用算法在软件或硬件实现过程中所泄露的信息(比如功耗、电磁泄漏、运行时间、运行差错等)进行密码算法攻击的一种方法。1997年Biham等人首次针对分组密码提出了差分故障攻击(DFA)，1999年Kocher等人相继提出了简单功耗攻击(SPA)及差分功耗攻击(DPA)，2000年，Messerges提出了高阶差分功耗攻击(HO-DPA)。2004年Brier等人提出了相关功耗攻击(CPA)。这些攻击方法利用加密或解密过程中的物理信息的泄露来攻击加密系统中的机密信息(比如密钥)的。利用这些技术，攻击者可以在获得密码运算载体的情况下，不破坏芯片的正常运算下，快速获得密钥，从而破译整个密码系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种非线性挤压保护密码S盒的方法，其通过非线性挤压来伪装S盒以抵御侧信道攻击。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种非线性挤压保护密码S盒的方法，包括如下步骤：
步骤一，在密码运算首次迭代时随机产生至少1个随机变元，并对所有的随机变元分别做线性变换；
步骤二，对密码运算本次迭代的S盒前序步骤所产生的含有敏感变元的变量做非线性变换；
步骤三，将步骤一得到的所有线性变换后的值与步骤二得到的非线性变换后的值进行按位异或，并将按位异或后的值输入到S盒中；
步骤四，采用变元更新随机函数对步骤一得到的线性变换后的值分别进行变元更新；
步骤五，S盒对步骤三输入的值进行非线性变换；
步骤六，将步骤四得到的变元更新后的值与步骤五得到的S盒的输出值进行按位异或；
步骤七，对步骤四得到的变元更新后的值分别做线性变换，并将该线性变换后的值作为密码运算下次迭代的随机变元；
步骤八，对步骤六得到的按位异或后的值做非线性变换，并将非线性变换后的值作为S盒的最终输出结果，送入密码运算本次迭代的S盒后续步骤中。
步骤一中密码运算首次迭代所产生的随机变元的数量为1或2个。
步骤一中的线性变换与步骤七中的线性变换互为逆运算；步骤二中的非线性变换与步骤八中的非线性变换互为逆运算。
与现有技术相比，本发明通过非线性挤压方法对密码S盒进行伪装，其通过对敏感变元采用的是非线性变换以抵御先进的代数侧信道攻击与高阶相关功耗攻击，因而能够更好的抵御来自代数侧信道攻击。
附图说明
图1为S盒1阶非线性泄露挤压图。
图2为S盒2阶非线性泄露挤压图。
具体实施方式
本发明所设计的非线性挤压保护密码S盒的方法，包括如下步骤：
步骤一，在密码运算首次迭代时随机产生至少1个随机变元，并对所有的随机变元分别做线性变换；
步骤二，对密码运算本次迭代的S盒前序步骤所产生的含有敏感变元的变量做非线性变换；
步骤三，将步骤一得到的所有线性变换后的值与步骤二得到的非线性变换后的值进行按位异或，并将按位异或后的值输入到S盒中；
步骤四，采用变元更新随机函数对步骤一得到的线性变换后的值分别进行变元更新；
步骤五，S盒对步骤三输入的值进行非线性变换；
步骤六，将步骤四得到的变元更新后的值与步骤五得到的S盒的输出值进行按位异或；
步骤七，对步骤四得到的变元更新后的值分别做线性变换，并将该线性变换后的值作为密码运算下次迭代的随机变元；
步骤八，对步骤六得到的按位异或后的值做非线性变换，并将非线性变换后的值作为S盒的最终输出结果，送入密码运算本次迭代的S盒后续步骤中。
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