sms4的S盒構造c實現

sms4的S盒構造c實現

sms4算法中的s盒的構造是由三個函數複合而成的，公式爲S(x)=L(I(L(x)))，其中L(x)是仿射變換，而I(x)是逆變換。

仿射變換較爲簡單，而在模2的伽羅瓦域上求多項式的逆則比較複雜。

基本的假設是：對於數字1011，表示的是x^3+x+1，即二進制數的第n位爲1時表示x^(n-1)

S盒仿射變換實現

  int change(int x){
      int A1=0xA7;
      int flag;
      int result=0;
      int tem;
      int flag2;
      for(int i=0;i<8;i++){
          flag=(A1 & 0x80)>>7;
          tem=x & A1;
          flag2=0;
          for(int j=0;j<8;j++){
              flag2^=(tem & 1);
              tem>>=1;
          }
          result=result | (flag2<<i);
          A1=(A1<<1) | flag;
      }
      result^=0xd3;
      return result;
  }

模2的伽羅瓦域上求多項式的逆

• 在模2的伽羅瓦域上的多項式的加法和減法都是異或運算

• 在模2的伽羅瓦域上的多項式乘法實現

    
    int multiplication(int a,int b){ 
        int tem=0;
        int i=0;
        while(b){
            if(b&1){
                tem^=a<<i;
            }
            i++;
            b>>=1;
        }   
        return tem;
    }

• 在模2的伽羅瓦域上的多項式除法實現

    
    int length(int x){
        int i=0;
        int comp=1;
        while(1){
            if(comp>=x){
                return i;
            }
            comp=(comp<<1)+1;
            i++;
        }
    }
    ​
    void division(int a,int b,int* round,int* left){
        *round=0;
        *left=0;
        int distance;
        while(1){
            distance=length(a)-length(b);
            if(distance>=0 && a){ 
                a=a ^ (b<<distance);
                *round=(*round) | (1<<distance);
            }else{
                *left=a;
                break;
            }
        }   
    }

• 在模2的伽羅瓦域上的多項式求逆（採用擴展歐幾里德算法）

    
    //該函數表示在模a的情況下，b的逆
    int inverse(int a,int b){
        int x2=1;
        int x1=0;
        int y2=0;
        int y1=1;
        int temX1,temY1;
        int q,r,x,y;
        int i;
        while(b){
            division(a,b,&q,&r);
            //x=x2^multiplication(q,x1);
            y=y2^multiplication(q,y1);
    ​
            a=b;
            b=r;
            //x2=x1;
            //x1=x;
            y2=y1;
            y1=y;
        }
        return y2;
    }

打印S盒的結果

  
  int main(void)
  {
      for(int i=0;i<=0xf;i++)
          printf("\t%x",i);
      printf("\n");
      for(int i=0;i<=0xf;i++){
          printf("%x",i);
          for(int j=0;j<=0xf;j++){
              printf("\t%x",change(inverse(0x1f5,change((i<<4)|j))));
          }
          printf("\n");
      }
  ​
      return 0;
  }