[发明专利]一种安全轻量的McEliece公钥掩码加密方法

摘要

本发明公开了一种安全轻量的McEliece公钥掩码加密方法，属于信息安全技术领域。该方法的设计分为两部分，即构造密钥体积小的Quasi‑Dyadic MDPC码McEliece密码算法和设计抗功耗分析的掩码防护方案。本发明构造Quasi‑Dyadic MDPC码应用于McEliece密码算法中，可以有效减少密钥体积。本发明还采用掩码技术设计防护方案，使McEliece密码算法抗功耗分析。同时，本发明还弥补了ISW可证明安全框架的核心算法，生成随机数方法产生的功耗容易同一时间泄漏a和b两个份额的安全问题。本发明设计的具有高安全性和高效性的McEliece型公钥密码算法更加适用于资源有限的嵌入式环境。

主权项

一种安全轻量的McEliece公钥掩码加密方法，其特征在于，包括构造密钥体积小的Quasi‑Dyadic MDPC码McEliece密码算法、设计抗功耗分析的掩码防护方案；所述构造密钥体积小的Quasi‑Dyadic MDPC码McEliece密码算法的过程包括如下步骤：步骤1，构造Quasi‑Dyadic MDPC码：在有限域上，设计中密度校验矩阵H；步骤2，利用步骤1生成的中密度校验矩阵H，生成公钥/私钥对：由通信的一方生成密钥，Quasi‑Dyadic MDPC纠错码参数[n,k,t]，n表示码字长度，k表示线性分组码的每组信息组长度，既是维度，t表示码能纠错的位数，将公钥设计为准并矢矩阵；将私钥定义为：n阶置换矩阵P，k阶可逆矩阵S，r行n列校验矩阵H；步骤3，设计加密、解密部分：通信的另一方要发送消息给对方，设m为k比特明文，随机生成满足w(e)≤t的n比特纠错矢量e，w(*)表示*的汉明重量，计算密文c＝mG′+e，将密文c发送给对方，G′是随机生成的n阶准并矢矩阵T的准并矢子矩阵；对方收到密文c后，进行解密，首先在密文c的右边乘以私钥转置矩阵PT，即c′＝cPT，然后通过Quasi‑Dyadic MDPC码的快速译码算法得m*S的结果，最后右乘以私钥S的逆矩阵S‑1恢复明文；所述设计抗功耗分析的掩码防护方案包括如下步骤：步骤4，域相乘非线性运算的掩码方法初始化：(1)假设a和b是两个敏感数据，令a＝g(k)，b＝h(k)，g(*)和h(*)为域F2的线性关系，k为域的随机数；(2)ai＝g(ki),bi＝h(ki)，i∈[0:d]，其中ai，bi和ki分别是a，b和k随机拆分成的d+1个份额；步骤5，根据定义1和定义2，引入随机数变量k和vi′,j，推导出公式其中：vi,j表示随机数；定义1为(f映射：)，x、y表示敏感数据a、b；定义2为步骤6，由定义3和定义4推导步骤5中的表达式得到本发明掩码方案随机数生成表达式其中：定义3为w(x)＝h(x)·g(x)(w映射:)；定义4为步骤7，生成d+1个随机数，保护a和b两个敏感数据的d+1个份额域相乘运算。