Magpie:一种高安全的轻量级分组密码算法

doi:10.3969/j.issn.0372-2112.2017.10.029

电子学报 ›› 2017, Vol. 45 ›› Issue (10): 2521-2527.DOI: 10.3969/j.issn.0372-2112.2017.10.029

Magpie:一种高安全的轻量级分组密码算法

李浪^1,2, 李肯立², 贺位位¹, 邹祎¹, 刘波涛¹

1. 衡阳师范学院计算机科学系, 湖南衡阳 421008;
2. 湖南大学信息科学与工程学院, 湖南长沙 410082

收稿日期:2013-12-12 修回日期:2016-03-20 出版日期:2017-10-25
- 通讯作者:
- 李浪
- 作者简介:
- 李肯立,男,1971年生于湖南涟源,教授,博士生导师,主要研究方向为高性能计算与信息安全.;贺位位,男,1989年生于湖南衡阳,硕士,主要研究方向为嵌入式计算与信息安全.;邹祎,女,1983年生于湖南衡阳,硕士,讲师,主要研究方向为嵌入式计算与信息安全.;刘波涛,男,1991年生于湖南攸县,主要研究方向为嵌入式计算与信息安全.
- 基金资助:
- 国家自然科学基金 (No.61572174）; 湖南省自然科学基金 (No.2015JJ4011）; 湖南省教育厅科研重点基金 (No.15A029）; 湖南省科技计划项目 (No.2016TP1020）

Magpie:a High-Security Lightweight Block Cipher

LI Lang^1,2, LI Ken-li², HE Wei-wei¹, ZOU Yi¹, LIU Bo-tao¹

1. Department of Computer Science, Hengyang Normal University, Hengyang Hunan 421008, China;
2. College of Information Science and Engineering, Hunan University, Changsha, Hunan 410082, China

Received:2013-12-12 Revised:2016-03-20 Online:2017-10-25 Published:2017-10-25
- Supported by:
- National Natural Science Foundation of China (No.61572174); Natural Science Foundation of Hunan Province, China (No.2015JJ4011); Key Foundation of Education Department of Hunan Province (No.15A029); Science and Technology Project of Hunan Province (No.2016TP1020)

摘要/Abstract

摘要： 论文提出了一种新的高安全轻量级密码算法，命名为Magpie.Magpie是基于SPN结构，分组长度为64位，密钥长度为96位，包含32轮运算.Magpie密码算法包括两个部分：运算部分和控制部分.运算部分，每轮运算包括五个基本运算模块：常数加，S盒变换，行移位，列混合，轮密钥加.控制部分，将密钥的第65位到96位作为Magpie加密算法的控制信号，其中密钥第65位到第80位作为S盒变换控制信号，第81位到第96位值作为列混合，行移位变换和每轮运算的控制信号.在Xilinx Virtex-5 FPGA上实现面积仅为10679 Slices，加密速率为6.4869Gb/s.

关键词: 轻量级密码, 分组密码, FPGA实现

Abstract: We present,so called,Magpie which is a new high-security lightweight block cipher.The block size of Magpie is 64 bits and the key size is 96 bits.It employs a SPN structure and consists of 32 rounds.Magpie encryption algorithm includes two parts:operation part and control part.Each operational round includes five basic modules:AddConstants,SubCells,ShiftRows,MixColumns,AddRoundKey.The control part is the key of 65 to 96 bits.65 to 80 bits of key control the SubCells.81 to 96 bits of key control the MixColumns and the ShiftRows.The control signal can control the order of the module operation.The Xilinx Virtex-5 FPGA hardware area of Magpie requires about 10679 slices and the throughout rate is 6.4869Gb/s.

Key words: lightweight cryptography, block cipher, FPGA implementation

中图分类号:

TP309

李浪, 李肯立, 贺位位, 等. Magpie:一种高安全的轻量级分组密码算法[J]. 电子学报, 2017, 45(10): 2521-2527.

LI Lang, LI Ken-li, HE Wei-wei, et al. Magpie:a High-Security Lightweight Block Cipher[J]. Acta Electronica Sinica, 2017, 45(10): 2521-2527.

参考文献

[1] A Bogdanov,L R Knudsen,G Leander,et al.PRESENT:an ultra-lightweight block cipher[A].CHES 2007[C].Vienna,Austria,LNCS 4727,2007.450-466.
[2] H J Cheng,M H Heys,C Wang.PUFFIN:a novel compact block cipher targeted to embedded digital systems[A].DSD 2008[C].Parma,Italy.IEEE Computer Society,2008.383-390.
[3] M Izadi,B Sadeghiyan,S Sadeghian,H Khanooki.MIBS:a new lightweight block cipher[A].CANS 2009[C].Kanazawa,Japan,LNCS 5888,2009.334-348.
[4] L R Knudsen,G Leander,A Poschmann,M J B Robshaw.PRINTcipher:a block cipher for IC-printing[A].CHES 2010[C].Santa Barbara,USA,LNCS 6225,2010.16-32.
[5] J Guo,T Peyrin,A Poschmann,and M J B Robshaw.The LED block cipher[A].CHES 2011[C].Nara,Japan,LNCS 6917,2011.326-341.
[6] H Yap,K Khoo,A Poschmann,M Henricksen.EPCBC-a block cipher suitable for electronic product code encryption[A].CANS 2011[C].Sanya China,LNCS 7092,2011.76-97.
[7] W L Wu,L Zhang.LBlock:a lightweight block cipher[A].ANCS 2011[C].Nerja Spain,LNCS 6715,2011.327-344.
[8] K Shibutani,T Isobe,H Hiwatari,et al.Piccolo:an ultra-lightweight blockcipher[A].CHES 2011[C].Nara Japan,LNCS 6917,2011.342-357.
[9] Z Gong,S Nikova,Y W Law.KLEIN:a new family of lightweight block ciphers[J].RFID Security and Privacy,2012,LNCS 7055:1-18.
[10] T Suzaki,K Minematsu,S Morioka,E Kobayashi.Twine:a lightweight block cipher for multiple platforms[A].SAC 2012[C].Windsor,Canada,LNCS 7707.339-354.
[11] J Borghoff,A Canteaut,T Guneysu,et al.PRINCE-a low-latency block cipher for pervasive computing applications[A].ASIACRYPT 2012[C].Beijing,China,LNCS 7658,2012.208-225.
[12] L Keliher.Refined analysis of bounds related to linear and differentail cryptanalysis for the AES[A].AES 2004[C].Bonn,Germany,LNCS 3373,2005.42-57.
[13] 彭昌勇,朱创营,黄莉,祝跃飞,王靳辉.扩展的代数侧信道攻击及其应用[J].电子学报,2013,41(5):859-863. Peng Chang-yong,Zhu Chuang-ying,Huang Li,et al.Extended algebraic-side channel attack and its application[J].Acta Electronica Sinica,2013,41(5):859-863.(in Chinese)
[14] T Nicolas.Courtois and J Pieprzyk.Crypt analysis of block ciphers with overdefined systems of equations[A].ASIACRYPT 2002[C].Queenstown,New Zealand,LNCS 2501,2002.267-287.

[1]	王安, 谷睿, 丁瑶玲, 张雪, 袁庆军, 祝烈煌. 基于持续性故障的分组密码算法S盒表逆向分析[J]. 电子学报, 2023, 51(3): 537-551.
[2]	李玮, 张雨希, 谷大武, 张金煜, 朱晓铭, 刘春, 蔡天培, 李嘉耀. 轻量级密码MANTIS的唯密文故障分析[J]. 电子学报, 2022, 50(4): 967-976.
[3]	欧庆于, 罗芳, 吴晓平, 杨鹏. 基于电压毛刺故障扰动的分组密码安全性度量方法研究[J]. 电子学报, 2021, 49(3): 417-423.
[4]	马宿东, 金晨辉, 关杰. 一类ARIA型扩散结构分支数的研究[J]. 电子学报, 2020, 48(3): 449-455.
[5]	李航, 任炯炯, 陈少真. 减轮LEA密码算法的积分攻击[J]. 电子学报, 2020, 48(1): 17-27.
[6]	王念平. 一类分组密码变换簇抵抗线性密码分析的安全性评估[J]. 电子学报, 2020, 48(1): 137-142.
[7]	杜怡然, 南龙梅, 戴紫彬, 李伟. 可重构分组密码逻辑阵列加权度量模型及高能效映射算法[J]. 电子学报, 2019, 47(1): 82-91.
[8]	冯晓, 李伟, 戴紫彬, 马超, 李功丽. 面向分组密码的可重构异构多核并行处理架构[J]. 电子学报, 2017, 45(6): 1311-1320.
[9]	王寿成, 严迎建, 徐进辉. 基于流体系结构的高效能分组密码处理器研究[J]. 电子学报, 2017, 45(4): 937-943.
[10]	伊文坛, 田亚, 陈少真. 减缩轮PRIDE算法的线性分析[J]. 电子学报, 2017, 45(2): 468-476.
[11]	王寿成, 李功丽, 严迎建, 徐进辉. 面向分组密码的四维度并行处理架构研究[J]. 电子学报, 2017, 45(10): 2457-2463.
[12]	王念平. 四分组类CLEFIA变换簇抵抗差分密码分析的安全性评估[J]. 电子学报, 2017, 45(10): 2528-2532.
[13]	郭建胜, 崔竞一, 罗伟, 刘翼鹏. CIKS-128分组算法的相关密钥-差分攻击[J]. 电子学报, 2016, 44(8): 1837-1844.
[14]	黄永洪, 郭建胜, 罗伟. LBlock算法的相关密钥-不可能差分攻击[J]. 电子学报, 2015, 43(10): 1948-1953.
[15]	高海英, 金晨辉, 张军琪. 基于卡方统计量的多差分攻击方法[J]. 电子学报, 2014, 42(9): 1775-1780.

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