密码学03.5(SM4算法)

SM4算法

• 基本概念
• SM4算法
• 基本变换规则
• 轮函数F
• 加密
• **扩展运算

基本概念

• 明文分组、**、生成的密文长度都为128位。
• 采用非对称的Feistal结构。迭代32轮
• 对合运算，加解密算法一样。

SM4算法

基本变换规则

1. 非线性变换τ
   输入为32位，一共使用四个S盒，每个S盒处理8位，起混淆作用，设输入为A(a0~a3)输出为B则有：
   B = τ(A) = S_box(a0), S_box(a1), S_box(a2), S_box(a3)
2. 线性变换L
   输入为32位，起扩散作用，设输入为B输出为C则有：
   C = L(B) = B ⊕ (B << 2) ⊕ (B << 10) ⊕ (B << 18) ⊕ (B << 24)
3. 合成变换T
   是前两步的复合：T(X) = L(τ(X))

轮函数F

输入数据(X₀, X₁, X₂, X₃)，共128位，每个X是32位。
输入轮秘钥：rk, 32位。
输出数据：32位。
轮函数：F(X₀, X₁, X₂, X₃, rk) = X₀ ⊕ T(X₁ ⊕ X₂ ⊕ X₃ ⊕ rk)

加密

循环以下步骤：
X_i+4 = F(X_i, X_i+1, X_i+2, X_i+3, rk) ，i = [0, 31]
最后生成的X₃₂, X₃₃, X₃₄, X₃₅再逆序排列生成密文。

**扩展运算

输入加***：MK = (MK₀, MK₁, MK₂, MK₃)，
中间数据：K_i , i = 0 ~ 35，
输出轮秘钥：rk_i , i = 0 ~ 31，rk_i = K_i+4
使用常数FK，固定参数CK，
】
CK_ij = (4i + j) * 7 (mod256), i=0,1,2…31, j=0,1,2…3 中，i表示第i个参数，j表示这个参数里第j个字节
比如：“00070e15”中，“00”表示第0个参数第0个字节，“15”表示第0个参数第三个字节。

• **扩展算法 ：
  128位**生成32个32位的子**。
  MK = (MK₀,MK₁, MK₂, MK₃ )
  ①（K₀, K₁, K₂, K₃）= (MK₀ ⊕ FK₀, MK₁⊕ FK₁, MK₂⊕ FK₂, MK₃⊕ FK₃ )
  ② rk_i = K_i+4 = K_i ⊕ T( K_i+1 ⊕ K_i+2 ⊕ K_i+3 ⊕ CK_i)，
  其中这里的线性变换L稍有不同： L(B)= B ⊕ (B << 13) ⊕ (B << 23)