近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)無線傳感技術(shù)的廣泛應(yīng)用，如何將加密算法用盡可能小的面積實(shí)現(xiàn)，同時(shí)又要保證加密效率的問題成了研究熱點(diǎn)，因此，輕量級(jí)分組密碼應(yīng)運(yùn)而生并不斷發(fā)展完善。下面我們就來了解一下LBlock算法。

LBlock算法簡(jiǎn)介

LBlock算法是我國(guó)學(xué)者吳文玲和張蕾在ACNS2011提出的輕量級(jí)分組加密算法，其分組長(zhǎng)度是64比特，密鑰的長(zhǎng)度是80比特，是32輪迭代分組算法，采用Feistel算法結(jié)構(gòu)，加密算法和解密算法互逆，使用的輪密鑰順序相反，其次對(duì)密鑰擴(kuò)展算法進(jìn)行了獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)，采用的是Feistel結(jié)構(gòu)和SPN結(jié)構(gòu)。

LBlock算法的加密過程

LBlock算法的加密過程主要包括輪密鑰加(AddKey)，S盒變換(SubCell)，P混合(Permutation)操作；同時(shí)對(duì)密鑰擴(kuò)展key進(jìn)行S盒變換(SubCell)、p置換(Exchange)操作、與輪數(shù)異或。

在設(shè)計(jì)上LBlock算法仍采用與傳統(tǒng)分組密碼類似的迭代結(jié)構(gòu)，將明文用輪函數(shù)在密鑰的作用下進(jìn)行多次迭代得到密文。密鑰擴(kuò)展算法的設(shè)計(jì)借鑒了PRESENT算法的設(shè)計(jì)理念，采用非線性移位寄存器, 利用S盒變換和循環(huán)移位生成輪密鑰。

設(shè)M=X₁‖X₀表示64比特明文，則加密過程如下：

1. 對(duì)i=2,3，…，33，執(zhí)行Xi=F（X_i-1，K_i-1）⊕（X_i-2＜＜＜8），其中＜＜＜8表示左循環(huán)移8位。
2. 輸出C=X₃₂‖X₃₃為64比特密文。

每輪所使用的F函數(shù)根據(jù)如下定義：

輪函數(shù)F：輪函數(shù)F是由混淆函數(shù)S和擴(kuò)散函數(shù)P組成，組成方式如下：

F{0, 1}³²*{0, 1}³²?→{0,1}³²→（X, K_i）→U=P （S (X⊕K_i)）

混淆函數(shù)S是非線性層，是輪函數(shù)F的重要部分，它由8個(gè)S盒組成，每個(gè)S盒為4x4比特。擴(kuò)散函數(shù)P是8個(gè)4比特字組成的置換。

LBlock算法的解密過程

LBlock算法的解密過程就是加密過程的逆過程，具體過程如下：

1. 對(duì)i=31,30，…，1,0，計(jì)算X_i=F（X_i＋1，K_i＋1）⊕（X_i＋2＞＞＞8）。
2. 輸入P=X₁‖X₀為64比特明文。

LBlock算法的密鑰擴(kuò)展算法

將80比特主密鑰K存入密鑰寄存器中，定義密鑰寄存器K=k₇₉k₇₈k₇₇k₇₆……k₁k₀，輸出密鑰寄存器K中的最左邊的32比特作為輪密鑰K₁，然后進(jìn)行如下操作：

1. For i=1,2,...，31，根據(jù)如下方式更新密鑰寄存器K。
2. K<<<29。
3. {k₇₉k₇₈k₇₇k₇₆}=s9{k₇₉k₇₈k₇₇k₇₆}，{k₇₅k₇₄k₇₃k₇₂}=S8{k₇₅k₇₄k₇₃k₇₂}。
4. {k₅₀k₄₉k₄₈k₄₇k₄₆}⊕{i}_2。
5. 輸出密鑰寄存器K中的最左邊32比特作為輪密鑰K_i+1，其中S8、S9是兩個(gè)4X4比特S盒。

LBlock算法的優(yōu)點(diǎn)

與其他輕量級(jí)分組密碼相比，LBlock算法執(zhí)行效率更高，適應(yīng)性更強(qiáng)，其占用資源小，易于實(shí)現(xiàn)，且具有良好的隨機(jī)性以及安全性。

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