LBlock加密算法

LBlock是一种对称加密算法，它是由中国科学院信息工程研究所提出的。LBlock算法采用了轻量级的结构设计，适用于资源受限的设备和应用场景。

LBlock算法的核心是基于SPN（Substitution-Permutation Network）结构，包括了轮函数和密钥扩展两个主要部分。轮函数使用了非线性的S盒和线性的P盒，通过多轮迭代来实现加密操作。密钥扩展部分则负责生成每一轮所需的子密钥。

LBlock算法的特点如下：
1. 轻量级设计：LBlock算法采用了简单的结构和操作，使得它在硬件和软件实现上都具有较低的资源消耗。
2. 安全性：LBlock算法经过了广泛的密码分析和安全性评估，具有较高的安全性。
3. 高效性：LBlock算法在加密和解密操作上都具有较高的速度和效率。

相关问题

lblock加密算法代码c++

LBlock加密算法是一种轻量级分组密码算法，适用于智能卡、RFID等嵌入式设备。其算法结构基于SPN（Substitution-Permutation Network）结构，包含了四个运算部分：密钥扩展、轮密钥加、S盒置换和P盒置换。LBlock算法中使用的S盒变量通过设计矩阵和置换实现了非线性性和扩散性。

以下是LBlock算法的C代码实现：

#include<stdio.h>
#include "LBlock.h"

#define ROUNDS 32
#define KEYWORDS 2
#define KBITS 80
#define KEYMASK ((1<<KBITS)-1)

#define RL16(x,r) (((x) << (r)) | ((x) >> (16 - (r))))

static WORD32 keys[ROUNDS+4][KEYWORDS];   /* round keys */

static const unsigned char S[256] = {   /* byte substitution table */
    0xd6,0x90,0xe9,0xfe,0xcc,0xe1,0x3d,0xb7,0x16,0xb6,0x14,0xc2,0x28,0xfb,0x2c,0x05,
    0x2b,0x67,0x9a,0x76,0x2a,0xbe,0x04,0xc3,0xaa,0x44,0x13,0x26,0x49,0x86,0x06,0x99,
    ...
};

static const unsigned char P[64] = {   /* bit permutation table */
    35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 0, 36, 31, 26, 21, 16, 11, 6, 1,
    37, 32, 27, 22, 17, 12, 7, 2, 38, 33, 28, 23, 18, 13, 8, 3,
    ...
};

static void ExpandKey(const unsigned char *key, int keylen) {
    WORD32 K[KEYWORDS];
    int i;

    K[0] = (((WORD32)key[0])<<24) | (((WORD32)key[1])<<16) |
           (((WORD32)key[2])<<8) | ((WORD32)key[3]);
    K[1] = (((WORD32)key[4])<<24) | (((WORD32)key[5])<<16) |
           (((WORD32)key[6])<<8) | ((WORD32)key[7]);

    for (i=0; i<ROUNDS+4; i++) {
        keys[i][0] = K[1];
        keys[i][1] = K[0];
        if (i%4 == 3) {  /* key rotation */
            unsigned char temp = key[7];
            int j;

            for (j=7; j>0; j--)
                key[j] = key[j-1];

            key[0] = temp;

            K[0] = (((WORD32)key[0])<<24) | (((WORD32)key[1])<<16) |
                   (((WORD32)key[2])<<8) | ((WORD32)key[3]);
            K[1] = (((WORD32)key[4])<<24) | (((WORD32)key[5])<<16) |
                   (((WORD32)key[6])<<8) | ((WORD32)key[7]);
        }
        /* rotate left by 8 bits */
        K[1] = (K[1]<<8) | (K[1]>>24);
        keys[i][0] ^= S[(K[1]>>24)&0xFF];
        keys[i][0] ^= S[(K[1]>>16)&0xFF];
        keys[i][0] ^= S[(K[1]>> 8)&0xFF];
        keys[i][0] ^= S[(K[1]    )&0xFF];
        keys[i][1] ^= S[(K[0]>>24)&0xFF];
        keys[i][1] ^= S[(K[0]>>16)&0xFF];
        keys[i][1] ^= S[(K[0]>> 8)&0xFF];
        keys[i][1] ^= S[(K[0]    )&0xFF];
        K[0] ^= i;
    }
}

static void AddRoundKey(int r, unsigned char *state) {
    int i;

    for (i=0; i<KEYWORDS; i++) {
        state[4*i+0] ^= (keys[r][i]>>24)&0xFF;
        state[4*i+1] ^= (keys[r][i]>>16)&0xFF;
        state[4*i+2] ^= (keys[r][i]>> 8)&0xFF;
        state[4*i+3] ^= (keys[r][i]    )&0xFF;
    }
}

static void AutokeyAdd(unsigned char *state) {
    state[12] ^= state[8];
    state[13] ^= state[9];
    state[14] ^= state[10];
    state[15] ^= state[11];
}

static void SubstBytes(unsigned char *state) {
    int i;

    for (i=0; i<16; i++)
        state[i] = S[state[i]];
}

static void PermuteBits(unsigned char *state) {
    int i;
    unsigned char temp[16];

    for (i=0; i<16; i++)
        temp[i] = state[P[i]];

    for (i=0; i<16; i++)
        state[i] = temp[i];
}

void LBlock_encrypt(const unsigned char *key, int keylen,
                             const unsigned char *plaintext,
                             unsigned char *ciphertext) {
    int i;

    /* expand key */
    ExpandKey(key, keylen);

    /* initialization IV */
    AutokeyAdd(ciphertext);

    /* round function */
    for (i=0; i<ROUNDS-1; i++) {
        SubstBytes(ciphertext);
        PermuteBits(ciphertext);
        AddRoundKey(i, ciphertext);
        AutokeyAdd(ciphertext);
    }

    /* final round */
    SubstBytes(ciphertext);
    PermuteBits(ciphertext);
    AddRoundKey(i, ciphertext);
}

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简单来说，LBlock算法就是对输入的二进制流进行一系列的操作，包括密钥扩展、轮密钥加、S盒置换和P盒置换等等。同时，通过设计矩阵和置换实现了非线性性和扩散性，从而达到了很好的加密效果。最终输出的二进制流即是LBlock加密后的结果。但由于算法较简单，无法比较AES等其他算法更加安全可靠。

LBlock算法的实现

LBlock是一个轻量级的分组密码算法，它采用了类似于SPN（Substitution-Permutation Network）结构的设计，其中S盒是通过置换和代换操作产生的。与其他分组密码算法相比，LBlock具有较小的内存占用和较低的功耗，适合在轻量级设备上使用。下面是LBlock算法的实现方式：

1. 密钥扩展：首先将密钥分成若干个字，并通过置换、异或等操作生成轮密钥。具体地，LBlock的密钥扩展过程包括以下步骤：
- 首先将原始密钥拆分成4个字，并进行一定的变换；
- 然后依次生成10轮子密钥，每轮子密钥由4个字组成；
- 生成子密钥时，首先对上一轮的第3个字进行一定变换，然后将结果与上一轮的第1个字异或，得到本轮的第1个字；
- 接着将上一轮的第2个字和第4个字进行一定变换，然后将结果与上一轮的第3个字异或，得到本轮的第2个字；
- 最后将上一轮的第1个字异或本轮的轮常数，得到本轮的第3个字，并将上一轮的第3个字作为本轮的第4个字。

2. 加密过程：在加密过程中，LBlock采用了SPN结构，并且每一轮中都采用了相同的S盒和P盒。具体地，LBlock的加密过程包括以下步骤：
- 首先将明文分成若干个字，并通过置换、异或等操作生成加密后的密文；
- 然后依次进行10轮迭代，每轮迭代由4个步骤组成：
1. 将当前状态与当前轮子密钥进行异或；
2. 将结果通过S盒进行代换；
3. 将结果通过P盒进行置换；
4. 将结果作为下一轮的输入状态。

3. 解密过程：解密过程与加密过程类似，只是需要将加密过程中使用的子密钥反向使用，并将S盒和P盒反向使用。