恭喜北京电子科技学院杨亚涛获国家专利权
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龙图腾网恭喜北京电子科技学院申请的专利一种支持查找表防篡改的白盒SM4密码算法构造方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115996113B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-06发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211695716.9,技术领域涉及:H04L9/06;该发明授权一种支持查找表防篡改的白盒SM4密码算法构造方法及装置是由杨亚涛;董辉;刘建韬设计研发完成,并于2022-12-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种支持查找表防篡改的白盒SM4密码算法构造方法及装置在说明书摘要公布了:本发明公开一种支持查找表防篡改的白盒SM4密码算法构造方法及装置,该方法将国产分组密码算法SM4以新的查找表技术进行白盒化,并采用国产密码算法SM3进行查找表数据完整性校验以防篡改。一方面本发明通过两种安全的密码算法进行结合,提高了算法整体的安全性;另一方面,白盒密码的查找表虽能隐藏密钥信息,但存储与传输过程中可能面临着被敌手篡改的风险,若敌手获取查找表并破解密钥信息,再通过篡改关键数据制作仿造查找表,可影响后续加解密运算流程。本发明通过对查找表数据的完整性校验,可有效保障查找表的完整性,拓宽了白盒密码的应用领域。
本发明授权一种支持查找表防篡改的白盒SM4密码算法构造方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种支持查找表防篡改的白盒SM4密码算法构造方法,其特征在于,加密步骤如下:步骤S1:SM4分组密码算法轮函数加密流程,加密之前首先对于明文数据进行预处理,将128位的明文数据按位拆分为4组数据,每组长度为32位,即X=X0,X1,X2,X3;部分明文数据与密钥rki进行异或,将其结果作为S盒的输入数据,即将此32位数据拆分后的4个8位数据分别进入4个S盒参与运算,运算后的4个S盒输出数据拼为32位数据Sout1;将Sout1执行多个循环移位后异或,得 步骤S2:密钥的生成方式与轮函数加密类似,首先主密钥Mk=K0,K1,K2,K3仍为128位数据,拆分后的4组32位数据分别异或系统参数FK0,FK1,FK2,FK3, 所得k0-k3用于后续轮密钥的生成,后续为将此32位数据拆分后的4个8位数据分别进入4个S盒参与运算,运算后的4个S盒输出数据拼为32位数据Sout2;将Sout2执行2个循环移位后异或,得 其中cki每一轮不同,为固定参数,i=0,1,2,…,31;步骤S3:将SM4算法的每一轮输入输出以新的查找表理论制成查找表,保护并隐藏密钥信息,使之不被敌手获取;查找表的制作步骤如下:步骤S31:将SM4算法加密过程中Xi+4生成步骤中的部分异或及线性循环移位操作制成查找表TA与查找表TB,两类查找表分别用于查询线性变换操作的映射值,可充分将具体的密钥信息混淆至查找表中;步骤S32:在每一轮的轮函数输出位置,首先使用可逆仿射变换对输出数据的内部状态进行混淆,混淆方式为32阶的可逆变换矩阵,经过变换后的数据,与所有可能的输入输出值制作为查找表;步骤S33:下一轮迭代开始前,进行查表操作得到对应的输入值,再通过上一轮可逆仿射变换的逆变换还原数据,进入下一轮迭代;步骤S4:使用SM3算法对扩充后的查找表进行数据迭代,生成摘要值,查表前再次进行计算,将两次摘要值进行比较,若一致说明查找表数据未被篡改;应用SM3算法进行查找表完整性校验步骤如下:步骤S41:将第16轮及第32轮生成的查找表TA进行数据扩充,将其按行列顺序转换为二进制数据,再使用SM3算法的填充步骤,每一数据分组为512位;步骤S42:将扩充后的比特串进行分组后数据迭代压缩过程,其中的压缩函数包括消息扩展部分和状态更新部分;步骤S43:查找表TA数据经过多轮数据压缩迭代后生成SM3算法的摘要值,该摘要值为256位,可与查找表一同公开;步骤S44:后续加解密过程中查表操作前,先将对应查找表按步骤S41中方法进行数据扩充,再使用SM3算法进行摘要值生成,对比同一查找表两次生成的摘要值是否相同,若相同说明查找表数据未被篡改。
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