[发明专利]一种带仿射掩码的S盒变换方法及装置

说明书

本发明公开了一种带仿射掩码的S盒变换方法，包括：对输入的带仿射掩码的第一数据进行带仿射掩码的有限域求逆，得到带仿射掩码的第二数据；对第二数据进行线性变换后加上偏移量，以得到经仿射变换的带仿射掩码的第三数据，其中线性变换是对第二数据进行有限域运算而实现的。本发明还公开了一种对称加密方法。通过上述方式，本发明能够免去为掩码更新S盒，提高效率并节省空间。

技术领域

本发明涉及领域，特别是涉及一种带仿射掩码的S盒变换方法及装置。

背景技术

对称加密算法一般都包括线性变换的部分和非线性变换的部分(S盒)，而如何对非线性变换部分进行掩码从而抵御侧信道攻击一直是研究者关注的问题。常见的掩码形式有乘法掩码：通过有限域乘法进行掩码，以及加法掩码：通过有限域加法进行掩码。但这两种掩码都多少有各自的缺点，乘法掩码存在零值攻击漏洞，加法掩码对高阶差分能量分析(Differential Power Analysis，DPA)抵抗性低，而要避免这些缺点就需要大量而繁琐的操作。

为此提出了仿射掩码方案，将加法掩码和乘法掩码综合在一起，得到仿射掩码，避免了单独乘法掩码的零值攻击漏洞，同时又对高阶DPA有一定的抗性。实际应用中，为了使得S盒和掩码相匹配(即满足其中X为输入，S(·)为S盒运算，S_R(·)为掩码S盒运算，R₁、R₂为掩码，·和分别为有限域上的乘法和加法)，必须要为该组掩码值更新S盒，而每次更新都需要计算256次有限域乘法以及256次有限域加法，占用了大量的时间，保存更新的S盒也占用了大量的存储空间。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种带仿射掩码的S盒变换方法及装置，能够解决现有技术中需要为掩码更新S盒的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种对称加密方法，包括：接收输入数据；向输入数据加入仿射掩码得到掩码数据；对掩码数据进行线性变换以及非线性变换以得到加密数据，其中非线性变换包括：对输入的带仿射掩码的第一数据进行带仿射掩码的有限域求逆，得到带仿射掩码的第二数据；对第二数据进行线性变换后加上偏移量，以得到经仿射变换的带仿射掩码的第三数据，线性变换是对第二数据进行有限域运算而实现的。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种带仿射掩码的S盒变换方法，包括：对输入的带仿射掩码的第一数据进行带仿射掩码的有限域求逆，得到带仿射掩码的第二数据；对第二数据进行线性变换后加上偏移量，以得到经仿射变换的带仿射掩码的第三数据，其中线性变换是对第二数据进行有限域运算而实现的。

其中，线性变换公式为：

其中a_k为根据S盒的线性变换矩阵计算得到的系数，x₀为线性变换的对象，其维度为n，属于有限域GF(qⁿ)，q为素数且是有限域GF(qⁿ)的特征。

其中，第二数据为x·r+s，其中x为未带仿射掩码的原数据，r为乘法掩码，s为加法掩码；

第三数据的计算公式为：

其中s'＝(L(sr^-1))r，θ为偏移量。

其中，第二数据为x·r+s，其中x为未带仿射掩码的原数据，r为乘法掩码，s为加法掩码；

第三数据的计算公式为：

其中θ为偏移量，是根据以下公式迭代计算得到的：