一种用于可变长度密钥的改进SM4加密系统及方法
摘要文本
本发明提出一种用于可变长度密钥的改进SM4加密系统及方法，基于改进的密钥导出函数使SM4中的密钥扩展算法支持任意长度密钥的输入，可完成导出密钥计算、密钥扩展、明文处理。本发明支持任意长度的输入密钥，密钥长度至少应大于等于128bit，增加了国密商用密码SM4的灵活性，使SM4能够应用于更多场景中，对于国内密码技术的发展与应用具有积极作用，同时提升国内密码产业的竞争力；另外，增加输入的密钥长度，提升密码算法的安全性，128bit密钥长度的SM4算法与AES‑128bit安全性相当，密钥长度越长，破解算法需要的计算资源越多，提高了算法安全性。
申请人信息
- 申请人:北京新数科技有限公司
- 申请人地址:100012 北京市朝阳区红军营南路15号院2号楼1层111室
- 发明人: 北京新数科技有限公司
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种用于可变长度密钥的改进SM4加密系统及方法 |
| 专利类型 | 发明申请 |
| 申请号 | CN202311395073.0 |
| 申请日 | 2023/10/26 |
| 公告号 | CN117527194A |
| 公开日 | 2024/2/6 |
| IPC主分类号 | H04L9/06 |
| 权利人 | 北京新数科技有限公司 |
| 发明人 | 任利娜; 李超德; 黄彪 |
| 地址 | 北京市朝阳区红军营南路15号院2号楼1层111室 |
专利主权项内容
1.一种用于可变长度密钥的改进SM4加密系统，基于改进的密钥导出函数使SM4中的密钥扩展算法支持任意长度密钥的输入，其特征在于：该系统包括导出密钥计算模块、密钥扩展模块、明文处理模块。SM4算法中对称密钥为MK，128bit≤len(MK)≤512bit，为对称密钥生成一个导出密钥，令其中FK为导出密钥，且len(FK)＝128bit；取n个字节tag＝0x01，tag＝0x02，...；对于每个i从1到n，执行以下步骤：121.导出密钥计算模块，该模块完成以下操作：(1)计算K(i)＝SM3(tag||MK||int(i))，其中int(i)为计数器i的32比特大端表示；计算其中K(i，j)表示K(i)的第(32(j-1)+1)bit至(32j)bit的比特串，j＝1，2，3，4；/>其中B表示长度为32bit的比特串；计算K′(i)＝K′(i，1)||K′(i，2)||K′(i，3)||K′(i，4)，其中||表示为拼接符号；i(2)计算导出密钥(3)计算中间密钥2.密钥扩展模块，该模块完成以下操作：(1)输入任意比特的密钥MK，系统参数PK，PK，PK，PK，固定参数CK，CK，...，CK，其中MK的长度为128～512bit；计算FK＝(FK，FK，FK，FK)与中间密钥FK′；计算导出密钥与系统参数的异或：获取子密钥：/>其中k＝0，1，2，...，31；012301310123其中函数T的计算过程为：令执行非线性变换τ，输入A＝(a，a，a，a)，输出B＝τ(A)＝(Sbox(a)，Sbox(a)，Sbox(a)，Sbox(a))，其中Sbox()表示8bit输入输出的S盒；将输出结果B作为线性变换L的输入，输出012301233.明文处理模块，该模块完成对称加密，首先，将明文分为4个32bit的字X，X，X，X，并进行32轮的轮操作，将轮操作的结果的4个字进行反序变换后组成128bit的密文。轮函数与密钥扩展中的T函数过程基本一致，不同之处在于其中k＝0，1，2，...，31；T′函数将线性变换L替换为/>1234