【技術實現步驟摘要】
本申請涉及密碼、數據安全，尤其涉及一種面向大位寬的lfsr構造方法及系統。
技術介紹
1、隨著物聯網、云計算、大數據等新技術的不斷發展，以及大規模數據中心、超高速通信、軟件定義存儲等一系列應用場景的落地，越來越多的新興領域對密碼技術，特別是超高速密碼技術的需求越來越迫切。序列密碼是一類重要的對稱加密體制，具有易于軟硬件實現、加解密速度快等特點，適用于加密數據量巨大、資源受限環境下加密等新型應用場景。
2、1949年shannon發表的論文《保密系統的通信理論》中提出了“一次一密”密碼體制，并證明了“一次一密”密碼在唯密文攻擊下是理論上不可破譯、絕對安全的。由于“一次一密”密碼體制在實際應用場景中面臨著密鑰產生、管理等眾多復雜問題，因此，人們開始設計各種序列密碼來代替“一次一密”密碼體制。
3、現有技術中，2000年，nessie評估了bmgl、leviathan、lili-128、snow?1.0、sober-t16和sober-t32共計6個流密碼算法，但這6個算法在安全性方面存在一些問題，最終沒有推薦任何序列密碼算法作為加密標準。
4、2023年，馮登國等人提出了適用于通用平臺的高性能序列密碼設計框架lol(league?of?legends)，該框架可滿足5g/6g的虛擬網絡中的超高速軟件加解密需求，并抵抗量子攻擊。lol框架可根據應用場景需求進行靈活擴展，支持高并行操作和simd/aes-ni指令集，給出的lol-mini和lol-double兩個實例的軟件實現速率可達到89gbps和
5、序列密碼的研究主要圍繞線性反饋移位寄存器(linear?feedback?shiftregister，lfsr)及其擴展序列展開，lfsr作為序列密碼算法的核心線性部件，其主要目的是用于生成具有大周期的初始亂源。密碼性質優良的線性亂源序列需要具備周期大、線性復雜度高、相關性質好等特點。n級lfsr產生的序列周期最多為2n-1，如果它的周期達到2n-1，則稱這個序列為m序列，把該lfsr稱作最長lfsr。lfsr主要包括fibonacci?lfsr和galoislfsr兩種表現形式，基于galois域上的母函數理論和方法可以完整地刻畫線性反饋移位寄存器的周期和線性復雜度。
6、傳統的fibonacci型lfsr雖然能夠產生達到最大周期的序列，但由于其狀態依次更新，不利于并行實現。而且存在基于比特設計的lfsr的吞吐量過低，基于字節設計的lfsr難以達到其比特序列的最大周期等問題。
技術實現思路
1、本申請實施例提供一種面向大位寬的lfsr構造方法及系統，用以在lol提出的lfsr構造方法基礎上，提出了新的lfsr構造方法，可在產生序列達到最大周期的情況下，支持并行計算，且具有比lol中lfsr更低的計算復雜度與軟硬件實現代價。
2、本申請實施例提供一種面向大位寬的lfsr構造方法，包括：
3、配置線性反饋移位寄存器(lfsr)第t步的內部狀態以及lfsr的更新函數，并根據所述內部狀態以及所述更新函數，確定lfsr的狀態更新；
4、根據lfsr的狀態更新選取l個m級不可約多項式；
5、根據不可約多項式的根，計算對應的比特變換矩陣，并根據各比特變換矩陣計算對角矩陣；
6、選取l維的置換σ，根據置換σ構造由l×l個m維矩陣構成的分塊矩陣，使得所構造的分塊矩陣滿足分塊位置條件；
7、基于所述分塊矩陣以及設定維度的單位矩陣構造矩陣g，并在矩陣g的特征多項式為本原多項式的情況下，則輸出矩陣g作為lfsr的狀態轉移矩陣，否則重復根據lfsr的狀態更新選取l個m級不可約多項式。
8、可選的，配置lfsr第t步的內部狀態以及lfsr的更新函數包括：
9、指定lfsr第t步的內部狀態分為：其中：
10、
11、其中，a4l-1,…,a0∈f為總共4l(l>0)個的m比特塊，f為有限域；
12、lfsr的更新函數滿足：
13、
14、其中，c是由l個m次不可約多項式根構成的向量，σ為l維基于字的置換。
15、可選的，根據所述內部狀態以及所述更新函數，確定lfsr的狀態更新滿足：
16、
17、可選的，根據lfsr的狀態更新選取l個m級不可約多項式包括：
18、根據lfsr的狀態更新選取l個m級不可約多項式：
19、g0(y),…,gl(y)，gi(y)＝ym+bi,m-1ym-1+…+bi,0,0≤i≤m-1
20、其中，gi(y)為多項式。
21、可選的，根據不可約多項式的根，計算對應的比特變換矩陣，并根據各比特變換矩陣計算對角矩陣包括：
22、根據不可約多項式gi(y)的根αi計算其對應的比特變換矩陣
23、
24、根據計算對角矩陣其中0為m維的全0矩陣。
25、可選的，選取l維的置換σ，根據置換σ構造由l×l個m維矩陣構成的分塊矩陣，使得所構造的分塊矩陣滿足分塊位置條件包括：
26、隨機選取l維的置換σ，并根據置換σ構造由l×l個m維矩陣構成的分塊矩陣mσ，其中分塊矩陣mσ在分塊位置為((σ(i),i)(i＝0,…,l-1)的情況下，該分塊為m維單位矩陣i16，否則該分塊為全0矩陣；
27、根據計算對角矩陣其中0為m維的全0矩陣。
28、可選的，基于所述分塊矩陣以及設定維度的單位矩陣構造矩陣g滿足：
29、
30、其中，ilm是lm維單位矩陣；
31、計算矩陣g的特征多項式η(x)＝det(xi2lm-g)，若η(x)為本原多項式，則輸出矩陣g作為lfsr的狀態轉移矩陣。
32、本申請實施例還提出一種面向大位寬的lfsr構造系統，包括處理器和存儲器，所述存儲器上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如前述的面向大位寬的lfsr構造方法的步驟。
33、本申請實施例的方法在lol提出的lfsr構造方法基礎上，提出了新的lfsr構造方法，可在產生序列達到最大周期的情況下，支持并行計算，且具有比lol中lfsr更低的計算復雜度與軟硬件實現代價。
34、上述說明僅是本申請技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實施方式。
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1.一種面向大位寬的LFSR構造方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的面向大位寬的LFSR構造方法，其特征在于，配置LFSR第t步的內部狀態以及LFSR的更新函數包括：
3.如權利要求2所述的面向大位寬的LFSR構造方法，其特征在于，根據所述內部狀態以及所述更新函數，確定LFSR的狀態更新滿足：
4.如權利要求3所述的面向大位寬的LFSR構造方法，其特征在于，根據LFSR的狀態更新選取l個m級不可約多項式包括：
5.如權利要求4所述的面向大位寬的LFSR構造方法，其特征在于，根據不可約多項式的根，計算對應的比特變換矩陣，并根據各比特變換矩陣計算對角矩陣包括：
6.如權利要求5所述的面向大位寬的LFSR構造方法，其特征在于，選取l維的置換σ，根據置換σ構造由l×l個m維矩陣構成的分塊矩陣，使得所構造的分塊矩陣滿足分塊位置條件包括：
7.如權利要求6所述的面向大位寬的LFSR構造方法，其特征在于，基于所述分塊矩陣以及設定維度的單位矩陣構造矩陣G滿足：
8.一種面向大位寬的LFSR構造系統，其
...【技術特征摘要】
1.一種面向大位寬的lfsr構造方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的面向大位寬的lfsr構造方法，其特征在于，配置lfsr第t步的內部狀態以及lfsr的更新函數包括：
3.如權利要求2所述的面向大位寬的lfsr構造方法，其特征在于，根據所述內部狀態以及所述更新函數，確定lfsr的狀態更新滿足：
4.如權利要求3所述的面向大位寬的lfsr構造方法，其特征在于，根據lfsr的狀態更新選取l個m級不可約多項式包括：
5.如權利要求4所述的面向大位寬的lfsr構造方法，其特征在于，根據不可約多項式的根，計算對應的比特變...
【專利技術屬性】
技術研發人員：譚豪，董新鋒，張文政，申兵，吳憂，苗旭東，周宇，王金波，胡建勇，穆道光，劉剛，張馨月，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第三十研究所，
類型：發明
國別省市：
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