sms4的S盒构造c实现

sms4的S盒构造c实现

sms4算法中的s盒的构造是由三个函数复合而成的，公式为S(x)=L(I(L(x)))，其中L(x)是仿射变换，而I(x)是逆变换。

仿射变换较为简单，而在模2的伽罗瓦域上求多项式的逆则比较复杂。

基本的假设是：对于数字1011，表示的是x^3+x+1，即二进制数的第n位为1时表示x^(n-1)

S盒仿射变换实现

  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的伽罗瓦域上求多项式的逆

• 在模2的伽罗瓦域上的多项式的加法和减法都是异或运算

• 在模2的伽罗瓦域上的多项式乘法实现

    
    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的伽罗瓦域上的多项式除法实现

    
    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的伽罗瓦域上的多项式求逆（采用扩展欧几里德算法）

    
    //该函数表示在模a的情况下，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盒的结果

  
  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;
  }