在之前的文章中，我們?yōu)榇蠹抑v過“分組加密”的含義，而在分組加密中，還有一種可應(yīng)用于微型設(shè)備中的加密算法，它相比與傳統(tǒng)加密算法加密速度更快，功耗更小。它就是我們今天文章的主角——輕量級分組密碼算法。

輕量級分組密碼算法的簡介

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)和無線射頻技術(shù)(RFID)的應(yīng)用越來越廣泛，更多的可穿戴技術(shù)、智能家居等設(shè)備出現(xiàn)在我們的生活中。但由于WSN 和 RFID基于無線網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，并且設(shè)備計算能力有限，攻擊者更加容易獲得、干擾甚至破壞信息傳輸。所以密碼設(shè)計者們提出“輕量級分組密碼算法”來保證信息的安全。

輕量級分組密碼算法的密碼長度相對較短，算法結(jié)構(gòu)簡單，在硬件實(shí)現(xiàn)、加密速度、運(yùn)行功耗等方面與 AES等高強(qiáng)密碼算法相比有明顯的優(yōu)勢，更適合物聯(lián)網(wǎng)微型計算設(shè)備使用。

常見的輕量級分組密碼算法有DESL、PRESENT、HIGHT、LED、MIBS、LBOCK、KLEIN等等。

輕量級分組密碼算法的原理

現(xiàn)在的輕量級分組密碼算法大都受到DES 和AES設(shè)計原理的影響。

• PRESENT算法輪函數(shù)就是代替-置換網(wǎng)絡(luò)(SPN)結(jié)構(gòu)，它借鑒了AES的設(shè)計思路，該算法共31輪，分組長度為64比特，密鑰規(guī)模分為80比特和128比特兩種，分別稱為PRESENT-80 和 PRESENT-128。與其它輕量級的分組算法相比，它的硬件執(zhí)行效率更高，是輕量級分組算法中的佼佼者。
• MIBS算法使用了Feistel的算法結(jié)構(gòu)。該算法針對RFID標(biāo)簽設(shè)計，它的硬件資源使用很少，適合在計算資源受到限制的環(huán)境下使用。MIBS算法共有32輪迭代運(yùn)算，其分組長度為64比特，密鑰長度為64比特和80比特。

輕量級分組密碼算法的安全性

由于輕量級分組密碼算法的使用環(huán)境計算資源較少，這類算法在設(shè)計時力求尋找安全性與執(zhí)行效率的最佳平衡點(diǎn)，在追求效率的同時保證安全性。然而當(dāng)算法的執(zhí)行效率提高時，算法安全性必然會受到影響?？傮w來說，輕量級分組密碼算法的安全性一定會比傳統(tǒng)加密算法略差一些。

今年2月7日，NIST宣布Ascon系列算法當(dāng)選輕量級密碼學(xué)標(biāo)準(zhǔn)算法，正式將輕量級密碼學(xué)算法標(biāo)準(zhǔn)化，使其能夠用于保護(hù)計算資源有限的物聯(lián)網(wǎng)和微型設(shè)備的資料創(chuàng)建和傳輸。

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