一种单字节数据加解密算法制造技术

本申请涉及一种单字节数据加解密算法，采用以单字节为单元运算加解密算法，能够不增加通信数据开销。使用此算法，可以不增加传输数据字节数，由能保证数据的安全性，可以解决窄带宽通信数据安全的问题。针对多于一个字节的原数据M，其长度是n个字节，采用了CBC方式对长度为n的数据M进行加密运算，以此增强安全性。以此增强安全性。以此增强安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种单字节数据加解密算法


[0001]本公开涉及卫星通信领域
，尤其涉及一种单字节数据加解密算法，具体涉及一种单字节数据加密算法、轮密钥rKi的获取算法和单字节数据解密算法以及电子设备。

技术介绍

[0002]各类数据通信领域，均有需求对数据进行加密，且领域要求传输的数据量越小越好。如访问网页常用HTTPS(TLS)对访问数据进行加解密，蜂窝通信领域对数据短信要进行加解密。每种场景使用，都会依照使用场景的安全要求、数据承载量等情况设计安全机制，选定对应的加解密算法。
[0003]目前常用的数据加解密算法，要对数据数据进行分块处理，最小加解密数据单元长度是8字节、16字节、64字节等的整数倍。对于数据长度达不到8字节、16字节、64字节的整数倍，需要填充数据，加密后的填充数据需要传递给接收方，接收方才能解密数据。这就带来了如下技术问题：
[0004]为了加密做了数据填充就会增加传输的数据量，对于互联网传输、数据短信等场景，增加的传输数据量，对于系统通信带宽来说是可以接受的。但是对于卫星通信等其它一些通信带宽窄的通信系统，额外增加的数据，是不能被接受的。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本申请提出一种单字节数据加密算法、轮密钥rKi的获取算法和单字节数据解密算法以及电子设备。
[0006]本申请一方面，提出一种单字节数据加密算法，适用于卫星通信领域的数据加解密，包括如下步骤：
[0007]将单字节M分为高半字节Xi和低半字节X(i+1)；
[0008]执行轮函数F，采用预设的轮密钥rKi对所述高半字节Xi和所述低半字节X(i+1)执行轮次加密运算，得到2个4bit数：X
A
和X
B
；
[0009]对所述X
A
和所述X
B
进行反序变换，并合并为一个字节，得到密文N：
[0010]N＝X
A
X
B
；
[0011]保存并输出所述密文N。
[0012]作为本申请的一可选实施方案，可选地，将单字节M分为高半字节Xi和低半字节X(i+1)，包括：
[0013]配置C盒，C盒是256个数，值从0～255，每个数字不重复；
[0014]将单字节M，经过C盒变化，转换成另一个的单字节X；
[0015]将单字节X分为高半字节Xi和低半字节X(i+1)。
[0016]作为本申请的一可选实施方案，可选地，执行轮函数F，采用预设的轮密钥rKi对所述高半字节Xi和所述低半字节X(i+1)执行轮次加密运算，得到2个4bit数：X
A
和X
B
，包括：
[0017]预设轮函数F的异或运算规则；
[0018]将所述X(i+1)和所述轮密钥rKi，按照所述异或运算规则进行异或运算，得到一个4bit的第一异或运算数据：
[0019]Sin＝X(i+1)
⊕
rKi，
⊕
符号代表异或运算；
[0020]将所述第一异或运算数据作为S盒变换的输入，进行S盒变换，将Sin转换成另外一个4bit的数字Sout；S盒是一个16个数字，值从0～15，每个数字不重复；
[0021]将Sout左移1位，得到一个4bit的结果Y；
[0022]计算：
[0023]X(i+2)＝Xi
⊕
Y
⊕
Sout
[0024]完成本轮的加密运算。
[0025]作为本申请的一可选实施方案，可选地，执行轮函数F，采用预设的轮密钥rKi对所述高半字节Xi和所述低半字节X(i+1)执行轮次加密运算，得到2个4bit数：X
A
和X
B
，还包括：
[0026]配置4个不同的轮密钥rKi；
[0027]按照权利要求3所述的加密运算步骤，每轮采用1个轮密钥rKi进行加密运算；
[0028]轮次进行，完成4轮的每轮加密运算后，得到2个4bit数：X
A
和X
B
。
[0029]本申请另一方面，提出一种轮密钥rKi的获取算法，包括如下步骤：
[0030]将一个字节的初始秘钥MK分为2个4bit的数：MKi和MK(i+1)；
[0031]将初始密钥MKi和MK(i+1)，与系统的固定参数FK0和FK1，分别进行异或运算，得到用于轮函数F
’
运算的Ki和K(i+1)：
[0032]Ki＝MKi
⊕
FK0；
[0033]K(i+1)＝MK(i+1)
⊕
FK1，
⊕
符号代表异或运算；
[0034]执行轮函数F
’
，对所述Ki和所述K(i+1)进行轮次异或云端，得到并输出轮密钥rKi。
[0035]作为本申请的一可选实施方案，可选地，执行轮函数F
’
，对所述Ki和所述K(i+1)进行轮次异或云端，得到并输出轮密钥rKi，包括：
[0036]将K(i+1)和固定参数CKi进行异或运算，得到1个4bit的第二异或运算数据：
[0037]Sin＝K(i+1)
⊕
CKi，
⊕
符号代表异或运算；
[0038]将所述第二异或运算数据作为S盒变换的输入，进行S盒变换，将Sin转换成另外一个4bit的数字Sout；S盒是一个16个数字，值从0～15，每个数字不重复；
[0039]将Sout分别左移1位和3位，得到2个4bit值：Y1和Y3；
[0040]将Ki与Y1和Y3进行异或运算，得到本轮的秘钥K(i+2)：
[0041]K(i+2)＝Ki
⊕
Y1
⊕
Y3。
[0042]作为本申请的一可选实施方案，可选地，执行轮函数F
’
，对所述Ki和所述K(i+1)进行轮次异或云端，得到并输出轮密钥rKi，还包括：
[0043]按照权利要求6的秘钥运算步骤，进行计算4次秘钥运算，分别得到4轮密钥：rK(i+2)、rK(i+3)、rK(i+4)和rK(i+5)；
[0044]计算轮密钥rKi：
[0045]rKi＝rK(i+2)rK(i+3)rK(i+4)rK(i+5)。
[0046]本申请另一方面，还提出一种单字节数据解密算法，包括如下步骤：
[0047]将1个字节N分为高半字节X0和低半字节X1。
[0048]执行轮函数F，共4次：
[0049]当i＝0时，为第一轮变化，一直进行到i＝4结束；
[0050]Xi暂不做处理，将X(i+1)和轮密钥rK
’
i异或得到一个4bit的数据，作为S盒变换的输入，即：
[0051]Sin＝X(i+1)
⊕
rK
’<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单字节数据加密算法，适用于卫星通信领域的数据加解密，其特征在于，包括如下步骤：将单字节M分为高半字节Xi和低半字节X(i+1)；执行轮函数F，采用预设的轮密钥rKi对所述高半字节Xi和所述低半字节X(i+1)执行轮次加密运算，得到2个4bit数：X
A
和X
B
；对所述X
A
和所述X
B
进行反序变换，并合并为一个字节，得到密文N：N＝X
A
X
B
；保存并输出所述密文N。2.根据权利要求1所述的单字节数据加密算法，其特征在于，将单字节M分为高半字节Xi和低半字节X(i+1)，包括：配置C盒，C盒是256个数，值从0～255，每个数字不重复；将单字节M，经过C盒变化，转换成另一个的单字节X；将单字节X分为高半字节Xi和低半字节X(i+1)。3.根据权利要求1所述的单字节数据加密算法，其特征在于，执行轮函数F，采用预设的轮密钥rKi对所述高半字节Xi和所述低半字节X(i+1)执行轮次加密运算，得到2个4bit数：X
A
和X
B
，包括：预设轮函数F的异或运算规则；将所述X(i+1)和所述轮密钥rKi，按照所述异或运算规则进行异或运算，得到一个4bit的第一异或运算数据：Sin＝X(i+1)
⊕
rKi，
⊕
符号代表异或运算；将所述第一异或运算数据作为S盒变换的输入，进行S盒变换，将Sin转换成另外一个4bit的数字Sout；S盒是一个16个数字，值从0～15，每个数字不重复；将Sout左移1位，得到一个4bit的结果Y；计算：X(i+2)＝Xi
⊕
Y
⊕
Sout完成本轮的加密运算。4.根据权利要求3所述的单字节数据加密算法，其特征在于，执行轮函数F，采用预设的轮密钥rKi对所述高半字节Xi和所述低半字节X(i+1)执行轮次加密运算，得到2个4bit数：X
A
和X
B
，还包括：配置4个不同的轮密钥rKi；按照权利要求3所述的加密运算步骤，每轮采用1个轮密钥rKi进行加密运算；轮次进行，完成4轮的每轮加密运算后，得到2个4bit数：X
A
和X
B
。5.一种轮密钥rKi的获取算法，其特征在于，包括如下步骤：将一个字节的初始秘钥MK分为2个4bit的数：MKi和MK(i+1)；将初始密钥MKi和MK(i+1)，与系统的固定参数FK0和FK1，分别进行异或运算，得到用于轮函数F
’
运算的Ki和K(i+1)：Ki＝MKi
⊕
FK0；K(i+1)＝MK(i+1)
⊕
FK1，
⊕
符号代表异或运算；执行轮函数F
’
，对所述Ki和所述K(i+1)进行轮次异或云端，得到并输出轮密钥rKi。
6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：高岚，闫楠，耿炎，
申请(专利权)人：芯安微众上海微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：