[发明专利]一种DES加解密密钥生成器及密钥生成方法

说明书

本发明公开了一种DES加解密密钥生成器及密钥生成方法。本发明包括控制单元、计算单元和输出寄存器单元；其中，控制单元，用于控制DES加解密密钥生成器内的状态机的状态跳转；加密过程中，计算单元根据当前的状态信息及其对应的密钥值、循环左移相对值计算每一周期的轮密钥和循环左移绝对值存入到输出寄存器单元，以及根据输出寄存器单元的值计算当前生成的轮密钥并输出；解密过程中，计算单元根据当前的状态信息及其对应的循环左移绝对值计算每一周期的循环右移相对值存入到输出寄存器单元，并根据输出寄存器单元的值计算对应周期的解密密钥值并输出。本发明不需要额外的存储单元存储密钥，同时将需要的逻辑单元化简到更少。

技术领域

本发明涉及一种DES的加解密密钥生成器及密钥生成方法，属于信息安全技术领域。

背景技术

DES全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准(FIPS)，并授权在非密级政府通信中使用，随后该算法在国际上广泛流传开来。

目前，基于DES算法的加密与解密硬件仍广泛应用于卫星通信、网关服务器、机顶盒、视频传输以及其他大量的数据传输业务中。然而，随着密码分析技术的不断发展，DES算法已被攻破，网络安全面临威胁。而在沿用原有应用系统方面，3-DES算法有很大的生存空间，通过增加密钥长度提高加密强度，被大量用来替换已经不安全的DES算法。

无论是DES、2DES或者3DES在使用过程中都需要密钥生成器。传统的密钥生成器包括控制单元、计算单元、存储单元、输出寄存器单元，如图1所示。实现方法如图2所示，为加密时，从第一个周期开始每个周期输出一个此轮加密需要的轮密钥；而当解密时，依次使用16个加密轮密钥k1-k16的倒叙即k16-k1，但是，由于算法计算过程，要先计算出k1，存入存储单元，由k1再计算出k2，再存入另一个存储单元，依次递推，计算出k16，用作第一个解密时使用的轮密钥，第二个解密密钥为k15，由存储单元存储的值中取出，第三个解密密钥是k14，同样由存储单元中给出，依次到第十六个解密密钥。即从第一个周期至第十六个周期每个周期产生一个加密密钥，依次存放在存储单元中，从第十六个周期开始，从存储单元中倒序输出，即从第十六个至第三十二个周期每个周期输出一个此轮解密需要的轮密钥。此方法在存储密钥时需要15个48比特的寄存器或者存储单元来存储密钥，且产生并使用解密密钥时总共需要32个周期。

发明内容

针对现有技术中存在的DES加解密密钥生成器所需周期数及存储单元多的问题，提出了一种DES加解密密钥生成器及密钥生成方法，本发明可以将加密密钥生成过程与解密密钥生成过程结合起来，根据加解密标志信号来判断属于加密运算还是解密运算后，利用化简的结果，当需要解密密钥时，不再需要16个48比特的存储单元，同时将计算解密时的周期数减少了16个周期。

本发明的技术方案为：

一种DES加解密密钥生成器，其特征在于，包括控制单元、计算单元和输出寄存器单元；控制单元分别与计算单元、输出寄存器连接，计算单元与输出寄存器单元连接；其中，

控制单元，用于控制DES加解密密钥生成器内的状态机的状态跳转；该状态机分为17个状态，分别为状态0到状态16，每一状态对应一周期；状态0时为等待状态，当密钥有效时控制该状态机每个周期进行一次跳转并将状态信息发送给计算单元；