苗、欣;郭淳;王美琴;王维嘉 SM4在软件领域的发展速度有多快？ （英语） 兹比尔07730512 邓毅（编辑）等，《信息安全与密码学》。2022年12月11日至13日，第18届国际会议，Inscrypt 2022，中国北京。修订了选定的论文。查姆：斯普林格。莱克特。注释计算。科学。13837, 3-22 (2023). 摘要：SM4是国家商用密码管理局（OSCCA）发布的一种流行分组密码。在本文中，我们使用位切片技术，这是一种强大的策略，可以实现SM4的快速软件实现。我们研究多个边界上的优化。首先，我们为SM4提出了一种有效的位切片表示法，它可以与256位寄存器并行运行64个块。其次，我们采用Boyar的组合逻辑优化方法来优化SM4 s盒。与最先进的结果相比，上述优化有助于在一个内核上获得大约6倍的性能提升。由于位片实现需要与现有并行操作模式兼容的非标准输入/输出数据格式，我们提出了不同情况下数据格式转换的算法，从而可以在计数器（CTR）模式和Galois/Counter模式（GCM）下高效实现SM4。此外，由于（甚至优化的）数据形式转换的开销是不可忽略的，因此我们建议对CTR模式和GCM进行一些调整，以实现比特分割，从而产生对比特分割友好的变体。关于整个系列，请参见[Zbl 1517.94007号]. MSC公司： 第68页第25页 数据加密（计算机科学方面） 94A60型 密码学 关键词：SM4公司;位切片实现;CTR模式;通用控制模块 软件：SM4公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit｛X.Miao｝等人，Lect。注释计算。科学。13837，3-22（2023；Zbl 07730512） 全文： 内政部 参考文献： [1] GM/T 0002-2012:SM4分组密码算法。中华人民共和国国家密码管理局（2012） [2] Tse，R.H.，Wong，W.K.，Saarinen，M.J.O.：SM4分组密码算法及其操作模式（2018年）。https://datatracker.ietf.org/doc/html/draft-ribose-cfrg-sm4-10。互联网工程任务组（IETF） [3] ISO/IEC 18033-3:2010/AMD1:2021信息技术-安全技术-加密算法-第3部分：分组密码-修改件1:SM4（2021）。https://www.iso.org/standard/81564.html [4] Gueron，S.，Intel高级加密标准（AES）新指令集，Intel白皮书Rev.，3，1-81（2010） [5] 英特尔公司：英特尔C++编译器经典开发人员指南与参考。https://www.intel.com/content/www/us/en/docs/intrinsic指南/index.html [6] 张，X。；郭，H。；张，X。；王，C。；Liu，J.，SM4的快速软件实现，J.加密。第7、6、799-811号决议（2020年） [7] Boyar，J。；马修斯，P。；Peralta，R.，《逻辑最小化技术及其在密码学中的应用》，J.Cryptol。，26, 2, 280-312 (2013) ·Zbl 1279.94056号 ·doi:10.1007/s00145-012-9124-7 [8] 朗·H。；张，L。；Wu，W.，SM4的快速软件实现，中国大学。阿卡德。科学。，35, 2, 180 (2018) [9] 张杰。；马，M。；王，P。；邱，M.，基于比特片技术的SM4密码算法的快速实现，智能计算与通信，104-113（2018），Cham:Springer，Cham·doi:10.1007/978-3-030-05755-8_11 [10] 刘，F。；纪伟。；胡，L。；丁，J。；吕，S。；Pyshkin，A。；魏曼，R-P；皮普日克，J。；Ghodosi，H。；Dawson，E.，SMS4分组密码分析，信息安全与隐私，158-170（2007），海德堡：施普林格·Zbl 1213.94121号 ·doi:10.1007/978-3-540-73458-113 [11] Abbasi，I.，Afzal，M.：SMS4分组密码的紧凑S-Box设计。IACR Cryptology ePrint Archive，第522页（2011年）。http://eprint.iacr.org/2011/522 [12] Saarinen，M.O.：AES和SM4的轻量级ISA扩展。CoRR abs/2002.07041（2020）。https://arxiv.org/abs/2002.07041 [13] 龚，Z.，等：基于塔场下优化S盒的SM4并行实现。CN 114244496 A，中国国家知识产权局，CNIPA（2022） [14] 德沃金，M.：分组密码操作模式建议：方法和技术。国家标准与技术研究所（2001） [15] Bogdanov，A.、Lauridsen，M.M.、Tischhauser，E.：并行高性能软件中基于AES的认证加密模式。IACR Cryptology ePrint Archive，第186页（2014年）。http://eprint.iacr.org/2014/186 [16] 德沃金，M.：分组密码操作模式建议：伽罗瓦/计数器模式（GCM）和GMAC。国家标准与技术研究所（2007） [17] 麦格鲁，DA；维埃加，J。；Canteaut，A.公司。；Viswanathan，K.，Galois/计数器模式（GCM）操作的安全性和性能，密码学进展-INDOCRYPT 2004，343-355（2004），海德堡：施普林格，海德伯格·Zbl 1113.94315号 ·doi:10.1007/978-3-540-30556-9_27 [18] 岩田，T。；Ohashi，K。；Minematsu，K。；Safavi-Naini，R。；Canetti，R.，《破解和修复GCM安全证明》，《密码学进展-密码学》2012年第31-49页（2012年），海德堡：斯普林格·Zbl 1294.94053号 ·doi:10.1007/978-3642-32009-53 [19] Niwa，Y。；Ohashi，K。；Minematsu，K。；岩田，T。；Leander，G.，《重新考虑GCM安全界限》，《快速软件加密》，385-407（2015），海德堡：施普林格·兹比尔1382.94148 ·doi:10.1007/978-3-662-48116-5_19 [20] Viega，J.、McGrew，D.：在IPsec封装安全有效载荷（ESP）中使用Galois/计数器模式（GCM）。技术报告，RFC 4106（2005） [21] Igoe，K.，Solinas，J.：安全外壳传输层协议的AES Galois计数器模式。IETF征求意见5647（2009） [22] Housley，R.：在加密消息语法（CMS）中使用AES-CCM和AES-GCM认证加密。技术报告，RFC 5084（2007） [23] McGrew，D.：认证加密的接口和算法。技术报告，RFC 5116（2008）·Zbl 1133.03307号 [24] Gueron，S.，Kounavis，M.E.：英特尔无进位乘法指令及其在计算GCM模式中的用法。英特尔公司（2010）·Zbl 1234.94044号 [25] Rebeiro，C。；Selvakumar，D。；德维，ASL；Pointcheval，D。；Mu，Y。；Chen，K.，AES的比特片实现，密码学和网络安全，203-212（2006），海德堡：施普林格·Zbl 1307.94089号 ·doi:10.1007/11935070_14 [26] Adomnicai，A.，Peyrin，T.：修复AR-cortex M和RISC-V.IACR Trans上新的位片AES速度记录。加密货币。哈德。嵌入。系统。2021(1), 402-425 (2021). doi:10.46586/tches.v2021.21.402-425 [27] 埃里克森，J。；丁，J。；Christensen，C。；Lee，D。；Hong，S.，SMS4的代数密码分析：Gröbner基攻击和SAT攻击的比较，信息、安全和密码学-ICISC 2009，73-86（2010），海德堡：斯普林格，海德伯格·Zbl 1305.94045号 ·doi:10.1007/978-3-642-14423-36 [28] Canright，D.：非常紧凑的Rijndael S-box。技术报告，加州蒙特里海军研究生院数学系（2004）·Zbl 1319.94054号 [29] Fu，H.，Bai，G.，Wu，X.：基于复合字段的SM4低成本硬件实现。2016年IEEE信息技术、网络、电子和自动化控制会议，第260-264页（2016年）。doi:10.1109/ITNEC.2016.7560361 [30] Boyar，J。；马修斯，P。；佩拉尔塔，R。；奥赫曼斯基，E。；Tyszkiewicz，J.，《计算线性形式的最短线性直线程序》，计算机科学数学基础2008，168-179（2008），海德堡：斯普林格·Zbl 1173.68875号 ·doi:10.1007/978-3-540-85238-4_13 [31] 松井，M。；中岛，J。；佩利尔，P。；Verbauwhede，I.，《论英特尔酷睿2处理器上的位片实现的力量》，加密硬件和嵌入式系统-CHES 2007，121-134（2007），海德堡：施普林格，海德堡·doi:10.1007/978-3-540-74735-29 [32] Wang，S.，Gu，D.，Liu，J.，Guo，Z.，Wang，W.，Bao，S.：使用所选明文方法对SMS4进行功率分析。2013年12月14日至15日，中国四川省峨眉山，第九届国际计算智能与安全会议，CIS 2013，第748-752页。IEEE计算机学会（2013）。doi:10.1109/CIS.2013.163 [33] 罗加韦，P。；Shrimpton，T。；Vaudenay，S.，《密钥包问题的可证明安全性处理》，《密码学进展-EUROCRYPT 2006》，373-390（2006），海德堡：斯普林格，海德伯格·Zbl 1140.94369号 ·数字对象标识代码：10.1007/11761679_23 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。