基于NFSR的分组密码算法SPRING

论文摘要

本文详细介绍分组密码算法SPRING的设计.根据分组长度和密钥长度的不同, SPRING具体包括三个算法版本SPRING-128-128、SPRING-128-256、SPRING-256-256,其中SPRING-n-m表示分组长度为n且密钥长度为m. SPRING是SP结构的分组密码,主要面向硬件实现设计,采用基于非线性反馈移位寄存器（NFSR）的32-比特S-盒和基于非线性反馈移位寄存器的密钥扩展算法.由于没有S-盒的存储, SPRING算法的硬件实现面积比较小.根据不同的应用需求,例如面积小或加/解密速率高,可以采用不同的实现方式.基于轮的实现,硬件面积最小,在TSMC 16 nm工艺库下, SPRING-128-128算法的硬件实现面积约1046μm2;全轮展开实现,加/解密速率最大, SPRING-128-128算法的加密速率可以达到17 482 Mbps,此时硬件实现面积约8079μm2. SPRING的含义为SP结构分组密码和环状串联非线性反馈移位寄存器（A ring-like cascade connection of NFSRs）.

论文目录

• 1 SPRING算法概述
• 2 SPRING-128-128的设计
•   2.1 SPRING-128-128的内部状态
•   2.2 SPRING-128-128加密算法
•     2.2.1 AddRoundKey的定义
•     2.2.2 SubRow的定义
•     2.2.3 NFSR-SR设计参数
•     2.2.4 Transpose的定义
•     2.2.5 BitPermutation的定义
•     2.2.6 KeyExpansion的设计
•   2.3 SPRING-128-128解密算法
•     2.3.1 InvSubRow与NFSR-SR-Inv的设计
•     2.3.2 InvKeyExpansion的设计
• 3 SPRING-128-256的设计
•   3.1 KeyExpansion的设计
•   3.2 InvKeyExpansion的设计
• 4 SPRING256-256的设计
•   4.1 SPRING-256-256的内部状态
•   4.2 SPRING-256-256加密算法
•     4.2.1 AddRoundKey定义
•     4.2.2 Transpose-256的定义
•     4.2.3 BitPermutation-256的定义
•     4.2.4 KeyExpansion的设计
•   4.3 SPRING-256-256解密算法
• 5环状串联NFSR的性质
• 6 SubRow运算的基本性质
•   6.1代数性质
•   6.2扩散性质
•   6.3差分性质
• 7硬件性能分析
• 8总结

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 田甜,戚文峰,叶晨东,谢晓锋

关键词: 分组密码,非线性反馈移位寄存器,轻量密码

来源: 密码学报 2019年06期

年度: 2019

分类: 信息科技

专业: 电信技术

单位: 战略支援部队信息工程大学

基金: 国家自然科学基金(61672533,61521003)~~

分类号: TN918.1

DOI: 10.13868/j.cnki.jcr.000343

页码: 815-834

总页数: 20

文件大小: 744K

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