一种基于高阶正形置换的密码构造方法及系统技术方案

本发明专利技术属于密码学技术领域，公开了一种基于高阶正形置换的密码构造方法及系统：加密方、解密方统一约定相同的随机数生成方法；双方基于相同方法生成随机数串；加密方对整数8随机划分，进而随机构造低阶正形置换，将低阶正形置换拼接成高阶正形置换，并基于高阶正形置换置换数据，最后串接形成加密数据发送给解密方；解密方用同样的方法构造高阶正形置换及逆置换，并基于逆置换置换数据，得到解密数据；本发明专利技术提出的正形置换构造方法针对同一阶数，能比现有方法构造的数目更多，且时间复杂度最低，进而基于该方法设计了一种采用动态变换的高阶正形置换为部件的密码方法，该方法增加了密码攻击人员破译的难度，进而增加了安全性。

A construction method and system of cipher based on higher order orthomorphic permutation

The invention belongs to the field of cryptography technology, and discloses a cipher construction method and system based on high-order orthomorphic permutation: the encrypting party and the decrypting party uniformly agree on the same random number generation method; both parties generate random number strings based on the same method; the encrypting party randomly divides integer 8, and then randomly constructs low-order orthomorphic permutation, splices low-order orthomorphic permutation into high-order orthomorphic permutation, and Based on the high-order orthomorphic permutation data, the encrypted data is finally concatenated to send to the decrypting party; the decrypting party constructs the high-order orthomorphic permutation and inverse permutation with the same method, and obtains the decrypted data based on the inverse permutation data; the orthomorphic permutation construction method proposed in the invention aims at the same order number, which can be more than the number constructed by the existing method, and has the lowest time complexity, and then Based on this method, a new cipher method is designed, which uses high-order orthomorphic permutation of dynamic transformation as components. This method increases the difficulty of cipher attacker's deciphering and security.

【技术实现步骤摘要】
一种基于高阶正形置换的密码构造方法及系统
本专利技术属于密码学
，尤其涉及一种基于高阶正形置换的密码构造方法及系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：正形置换在密码学中有着重要的应用，第一次将正形置换和分组密码结合起来的人是美国Teledyne电子技术公司(TET)的L.Mittenthal博士，他在1995年证明了GF(2)n上的正形置换具有一种很优良的密码学性质-完全平衡性(GF(2)n表示二元伽罗瓦域的n维向量空间，以下均类同)，并且成功的将正形置换用到了基于所谓“动态代换设备”DSD(DynamicSubstitutionDevices)的分组密码算法设计中，另外正形置换还被证明具有输入差分不为零时，输出差分不等于输入差分的优良性质，非线性正形置换具有良好的比特独立性和雪崩特性等。随后，正形置换被应用于分组密码的Lai-Massey结构中。另外中国的无线局域网商用密码算法SMS4的轮函数，也是基于BDLL正形置换发生器设计的。而且正形置换还被用来设计对称密码体制中重要的混淆部件-S盒，流密码Loiss中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高阶正形置换的密码构造方法，其特征在于，所述基于高阶正形置换的密码构造方法具体包括以下步骤：/n步骤一，加密方和解密方双方统一约定相同的随机数种子、随机数生成方法、整数随机划分所需的随机数比特位的取法、整数的随机划分方法、低阶正形置换的随机构造所需的随机数比特位的取法以及低阶正形置换的随机构造方法；/n步骤二，加密方和解密方均基于相同的随机数种子和随机数生成方法生成以比特位为单位的随机数串，该随机数串中的随机数比特位在随机数种子和随机数生成方法执行过程中持续不断的产生；/n步骤三，加密方对整数8进行随机划分，并基于划分结果随机构造低阶正形置换；/n加密方将低阶正形置换拼接成高阶正形...

【技术特征摘要】
1.一种基于高阶正形置换的密码构造方法，其特征在于，所述基于高阶正形置换的密码构造方法具体包括以下步骤：
步骤一，加密方和解密方双方统一约定相同的随机数种子、随机数生成方法、整数随机划分所需的随机数比特位的取法、整数的随机划分方法、低阶正形置换的随机构造所需的随机数比特位的取法以及低阶正形置换的随机构造方法；
步骤二，加密方和解密方均基于相同的随机数种子和随机数生成方法生成以比特位为单位的随机数串，该随机数串中的随机数比特位在随机数种子和随机数生成方法执行过程中持续不断的产生；
步骤三，加密方对整数8进行随机划分，并基于划分结果随机构造低阶正形置换；
加密方将低阶正形置换拼接成高阶正形置换，并基于高阶正形置换对数据进行置换操作并多次构造高阶正形置换，操作完后将所有数据串接在一起发送给解密方；
步骤四，解密方接收好数据后，同样对整数8执行随机划分，并基于划分结果随机构造低阶正形置换；
解密方将低阶正形置换拼接成高阶正形置换，进而得到高阶正形置换的逆置换，并基于逆置换对数据进行置换操作，中间视情况可能需要多次构造高阶正形置换，操作完后所有数据串接在一起即为解密后的数据。


2.如权利要求1所述的基于高阶正形置换的密码构造方法，其特征在于，步骤三具体包括：
步骤I，加密方依据约定好的整数随机划分所需的随机数比特位的取法按从前到后的顺序从随机数串中取一定数量的随机数比特位，并基于这些比特位作为随机数对整数8进行如下的随机整数划分，得到
8＝n1+n2+…+ns(s≥2,2≤ni≤4,1≤i≤s)；
步骤II，加密方依据约定好的低阶正形置换的随机构造所需的随机数比特位的取法按从前到后的顺序从随机数串中取一定数量的随机数比特位，并基于这些比特位作为随机数利用低阶正形置换的随机构造方法随机构造低阶正形置换；
步骤III，加密方按如下方式构造上的一个高阶正形置换P(x)：



P(x)用包含个元素的数组进行存储，每一个元素包括n1+n2+…+ns个二进制比特位；
其中，



其中，x为一个8(8＝n1+n2+…+ns)位的二进制变量，取值范围为
步骤IV，加密方判断还需加密的数据是否超过16字节，若超过则取连续16个字节数据，接着对每一字节数据mi(1≤i≤16)利用正形置换P(x)进行置换操作得到置换结果P(mi)(1≤i≤16)，并将结果按顺序以二进制比特位的方式串在一起，即P(m1)P(m2)P(m3)P(m4)P(m5)P(m6)P(m7)P(m8)P(m9)P(m10)P(m11)P(m12)P(m13)P(m14)P(m15)P(m16)，然后将这16个字节的数据串在已经加好密的数据后面；接着转入步骤I。


3.如权利要求2所述的基于高阶正形置换的密码构造方法，其特征在于，步骤II具体包括：

上的一个正形置换:P(1)(x(1))，P(1)(x(1))用一个包含个元素的数组来存储，每一个元素包括n1个二进制比特位，

上的个正形置换:其中每个正形置换均用一个包含个元素的数组来存储，每一个元素包括n2个二进制比特位，其中

上的个正形置换:其中每个正形置换均用一个包含个元素的数组来存储，每一个元素包括n3个二进制比特位，其中
……；

上的个正形置换:其中每个正形置换均用一个包含个元素的数组来存储，每一个元素包括ns个二进制比特位，其中。


4.如权利要求2所述的基于高阶正形置换的密码构造方法，其特征在于，
步骤IV中，若加密方还需加密的数据不超过16个字节...

【专利技术属性】
技术研发人员：童言，徐士伟，王邦菊，郭曦，赵逸之，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42