[发明专利]一种基于置换耦合的轻量化混沌认证加密方法

权利要求书

1.一种基于置换耦合的轻量化混沌认证加密方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.构建混沌置换耦合映像格

记为第n时刻坐标i对应的局部格子状态(字节)，S·:G(2⁸)→G(2⁸)表示任意符合密码规则的S盒映射，作为该整数混沌耦合映像格的局部演化方程，构造以下基于静态S盒置换的整数混沌耦合映像格，即混沌置换耦合映像格：

其中，表示比特单位的异或运算；表示以字节为单位的模加运算；

B.以混沌置换耦合映像格为密码部件，构建密钥发生器

(B.1)记密钥发生器的输入参数为密钥发生器的输出密钥流为则Iⁱ∈G(2⁸)与Oⁱ∈G(2⁸)分别为I、O内坐标为的局部字节；记IS_n∈(G(2⁸))^m为第n时刻密钥发生器的内部状态，其数据长度为m字节；记为内部状态IS_n中坐标为i的状态字节，对应步骤A中混沌置换耦合映像格的局部格子则密钥发生器的输入输出交换流程如下：

其中，为步骤A中混沌置换耦合映像格的局部状态，由经过上述输入输出交换得到；

(B.2)根据步骤A的混沌置换耦合映像格的迭代方法，为密钥发生器迭代更新内部状态,得到下一轮内部状态IS_n+1，即：其中为使用步骤A中混沌置换耦合映像格迭代更新的轮数；

(B.3)根据步骤(B.1)和步骤(B.2)，记U为密钥发生器的单轮工作流程，其特征如下：

(IS_n+1,O)←U(IS_n,I)

其中，根据认证加密算法处在不同的工作阶段，O可以输出或者丢弃；

C.根据步骤B中密钥流发生器，在一次步骤中实现认证加密方法，包括如下步骤：

(C.1)初始化密钥发生器，以密钥K∈(G(2⁸))^m作为初始内部状态，以初始向量作为密钥发生器的输入I,实现两轮内部状态更新，并舍弃输出O；

(C.2)处理附加数据AD，填充附加数据以将其拆分为a组数据块，依次将AD_i作为I更新内部状态，即IS_i＝U(IS_i-1,D_i),∈[1,a]；

(C.3)加密，填充明文数据以将其拆分为b组明文数据块，依次将M_i作为密钥发生器的I，将O作为输出的加密密文块即(IS_a+i,C_i)＝U(IS_a+i-1,M_i)；

(C.4)计算认证标签，记以K_pre作为I更新内部状态，即IS_a+m+1＝U(IS_a+m,K_pre)，得到标签：截取前τ比特长度的T作为输出认证标签，即T^τ∈G(2^τ)；

(C.5)校验解密，相对于步骤(C.3)，首先解密M₁,即随后依次解密剩余密文块，即：完成解密后，依据步骤(C.4)重新计算校验标签T′，若T′＝T则校验成功并输出全部解密密文；否则校验失败并丢弃全部解密密文；

至此，实现基于置换耦合的轻量化混沌认证加密方法。

2.根据权利要求1所述的一种基于置换耦合的轻量化混沌认证加密方法，其特征在于：所述步骤(B.1)至步骤(C.5)中的字节长度即混沌置换耦合映像格的格子总数为m＝16×k,k∈Z⁺。

3.根据权利要求1所述的一种基于置换耦合的轻量化混沌认证加密方法，其特征在于：所述步骤(A)中的混沌置换耦合映像格由S盒作为局部演变方程，构造基于(G(2⁸))^m域内的离散混沌映射。