[发明专利]一种基于Android端的SM4快速软件实现方法及装置

权利要求书

1.一种基于Android端的SM4快速软件实现方法，其特征在于，包括：

预处理待加密或解密的文件和初始密钥；

将所述文件和密钥持久化至Android客户端的数据库并保存；

Android客户端访问所述数据库，对所述待加密或解密文件进行加密或解密；包括：

所述Android客户端通过JNI接口访问加密或解密方法；

其中，当所述Android客户端通过JNI接口访问所述加密或解密方法时，需要验证所述待加密或解密文件是否存在，验证通过后，所述加密或解密方法开始对所述文件进行加密或解密；

所述加密或解密方法开始对所述文件进行加密或解密，包括：

应用密钥扩展算法将初始密钥扩展为32个轮密钥；

应用数据编排技术对所述文件和轮密钥的存储结构进行编排处理；

应用复合域分解技术对所述编排后的数据进行32轮迭代运算；

应用所述数据编排技术对所述迭代运算后的数据进行反编排处理，加密或解密计算完成；

数据编排技术预先缓存128组128比特的数据，应用矩阵转置技术对缓存数据进行转置，实现将128组数据的同一比特聚集在同一内存块中，完成比特分离操作；

复合域分解技术使用域同构理论将S盒同构映射到复合域GF((2⁴)²)上，将S盒的求逆运算变换到复合域上实现，之后逆映射回S盒，从而完成S盒运算；

使用NEON指令集并行实现数据编排，利用七组掩码完成比特矩阵转置，十六进制表示为：

MASK0＝AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

MASK1＝CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC

MASK2＝F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0

MASK3＝FF00FF00FF00FF00FF00FF00FF00FF00

MASK4＝FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF0000

MASK5＝FFFFFFFF00000000FFFFFFFF00000000

MASK6＝FFFFFFFFFFFFFFFF0000000000000000。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过选择适当的基域Q(y)和二次扩域P(x)，可以将S盒的求逆运算同构映射到复合域GF((2⁴)²)上进行，其中，

基域为：

Q(y)＝y⁴+y³+1

二次扩域为：

P(x)＝x²+x+2

同构映射矩阵为：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合域GF((2⁴)²)上的求逆为：

令元素a＝(a₁*x+a₀)∈GF((2⁴)²)，其中，a₁,a₀∈GF(2⁴)，则元素a的逆元素a^-1可以表示为：

a^-1＝(δ^-1*a₁)*x+(δ^-1*(a₁+a₀))

其中，

4.一种基于Android端的SM4快速软件实现装置，其特征在于，包括：

存储模块，用于将待加密或解密文件及密钥持久化至Android客户端的数据库并保存；

Android客户端访问所述数据库，对所述待加密或解密文件进行加密或解密；包括：

Android客户端通过JNI接口访问加密或解密方法；

其中，当所述Android客户端通过JNI接口访问所述加密或解密方法时，需要验证所述待加密或解密文件是否存在，验证通过后，所述加密或解密方法开始对所述文件进行加密或解密；加密或解密方法开始对所述文件进行加密或解密，包括：

应用密钥扩展算法将初始密钥扩展为32个轮密钥；编排模块，用于对待加密或解密文件及密钥的存储结构进行编排，实现比特分离；迭代模块，用于对编排后的待加密或解密文件进行加密或解密；

所述编排模块包括：

矩阵转置单元，使用NEON指令集作用于所述待加密或解密文件及密钥，改变所述待加密或解密文件及密钥的存储结构，实现比特分离；

迭代模块包括：

复合域运算单元，使用NEON指令集完成S盒到复合域的同构映射，并在复合域中完成所述待加密或解密文件的求逆运算后逆映射回S盒，从而完成非线性变换和线性变换；

其中数据编排技术预先缓存128组128比特的数据，应用矩阵转置技术对缓存数据进行转置，实现将128组数据的同一比特聚集在同一内存块中，完成比特分离操作；

复合域分解技术使用域同构理论将S盒同构映射到复合域GF((2⁴)²)上，将S盒的求逆运算变换到复合域上实现，之后逆映射回S盒，从而完成S盒运算；

使用NEON指令集并行实现数据编排，利用七组掩码完成比特矩阵转置，十六进制表示为：

MASK0＝AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

MASK1＝CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC

MASK2＝F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0F0

MASK3＝FF00FF00FF00FF00FF00FF00FF00FF00

MASK4＝FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF0000

MASK5＝FFFFFFFF00000000FFFFFFFF00000000

MASK6＝FFFFFFFFFFFFFFFF0000000000000000。