20、对称分组密码及其实现详解

对称分组密码及其实现详解

1. 对称分组密码概述

对称分组密码主要有三个基本构建模块：与轮密钥进行按位异或（XOR）、S盒（Sbox）和置换（permutation）。了解这些模块对于理解和实现对称分组密码至关重要。

2. PRESENT算法

PRESENT是2007年提出的一种为硬件实现优化的对称分组密码算法。它具有以下特点：
- 参数设置 ：
- 块长度 ( n = 64 ) 位。
- 轮数 ( N_r = 31 ) 轮。
- 密钥长度可以是80位或128位，当密钥长度为80位时，该算法称为PRESENT - 80。
- 轮函数组成 ：
- addRoundKey ：将当前64位的密文状态 ( b_{63}b_{62} \cdots b_0 ) 与轮密钥 ( K_i = \kappa_i^{63} \cdots \kappa_i^{0} )（( 1 \leq i \leq 32 )）进行按位异或操作，即 ( b_j = b_j \oplus \kappa_i^j )，其中 ( 0 \leq j \leq 63 )。
- sBoxLayer ：对当前密文状态的每个半字节（nibble）应用16个4位的S盒。4位S盒的映射关系如下表所示：
| 输入 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D | E | F |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |