现代密码学-杨波-3.7中国商业密码SM4.pptVIP

现代密码学

第3章分组密码3.1分组密码概述3.2数据加密标准3.3差分密码分析与线性密码分析3.4分组密码的运行模式3.5IDEA3.6AES算法--3.7中国商业密码SM43.8祖冲之密码第三章分组密码

3.7中国商用密码算法SM43.7.1SM4算法描述第三章分组密码

3.7.1SM4算法描述第三章分组密码SM4算法是用于WAPI的分组密码算法，是2006年我国国家密码管理局公布的国内第一个商用密码算法。SM4算法是分组密码算法，其中数据分组长度为128比特，密钥分组长度也为128比特。加密算法与密钥扩展算法都采用32轮迭代结构，以字节（8位）和字（32位）为单位进行数据处理。

3.7.1SM4算法描述第三章分组密码基本运算表3-11SM4密码算法的S盒

3.7.1SM4算法描述第三章分组密码SM4密码算法的基本运算有模2加和循环移位。①模2加：记为，为32位逐比特异或运算。②循环移位：i，把32位字循环左移i位。基本密码部件⑴S盒S盒是以字节为单位的非线性替换，其密码学作用是混淆，它的输入和输出都是8位的字节。设输入字节为,输出字节为，则S盒的运算可表示为：S盒的替换规则如表3-11所示。例如输入为EF，则输出为第E行与第F列交叉处的值84，即。

3.7.1SM4算法描述第三章分组密码⑵非线性变换非线性变换是以字为单位的非线性替换，它由4个S盒并置构成。设输入为（4个32位的字），输出为（4个32位的字），则（3-1）(3)线性变换部件线性变换部件是以字为处理单位的线性变换，其输入输出都是32位的字，它的密码学作用是扩散。设的输入为字，输出为字，则（3-2）

3.7.1SM4算法描述第三章分组密码(4）合成变换合成变换由非线性变换和线性变换复合而成，数据处理的单位是字。设输入为字，则先对进行非线性变换，再进行线性变换。记为（3-3）由于合成变换是非线性变换和线性变换的复合，所以它综合起到混淆和扩散的作用，从而可提高密码的安全性。

3.7.1SM4算法描述第三章分组密码轮函数轮函数由上述基本密码部件构成。设轮函数的输入为4个32位字，共128位，轮密钥为一个32位的字。输出也是一个32位的字，由下式给出：根据式（3-3），有记，根据式（3-1）和式（3-2），有轮函数的结构见图3-24。

3.7.1SM4算法描述第三章分组密码图3-24SM4算法的加密算法和轮函数结构图

3.7.1SM4算法描述第三章分组密码加密算法加密算法采用32轮迭代结构，每轮使用一个轮密钥。设输入的明文为四个字（128比特长），输入的轮密钥为，共32个字。输出的密文为四个字（128比特长）。加密算法可描述如下：为了与解密算法需要的顺序一致，同时也与人们的习惯顺序一致，在加密算法之后还需要一个反序处理：（3-4）

3.7.1SM4算法描述第三章分组密码解密算法解密算法与加密算法相同，只是轮密钥的使用顺序相反，解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。算法的输入为密文和轮密钥，输出为明文。根据式。为了便于与加密算法对照，解密算法中仍然用表示密文。于是可得到如下的解密算法。解密算法：与加密算法之后需要一个反序处理同样的道理，在解密算法之后也需要一个反序处理：

3.7.1SM4算法描述第三章分组密码密钥扩展算