加解密方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及加解密方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的加解密技術(shù)中，公鑰{p,a}(其中，p可稱為第一公鑰參數(shù)，a可稱為第二 公鑰參數(shù)，并且，P為素?cái)?shù)）和私鑰成對出現(xiàn)，一把私鑰處理所有涉及解密的應(yīng)用，因而存在 較高的暴露風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供加解密方法和裝置，以解決一把私鑰處 理所有涉及解密的應(yīng)用，因而存在較高的暴露風(fēng)險(xiǎn)。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：
[0005] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種加密方法，基于預(yù)先生成的原始公鑰 {p，a}、原始私鑰，以及第1至第m級(jí)私鑰，其中，所述原始私鑰為第0級(jí)私鑰，第i級(jí)私鑰 由第i-1級(jí)私鑰生成，1 <i<m, 1 <m,m為正整數(shù)；所述p為第一公鑰參數(shù)，所述a為第 二公鑰參數(shù)；
[0006] 所述方法包括：
[0007]對原始明文進(jìn)行預(yù)處理，得到長度為N/^的j級(jí)明文，其中，N=2n，n為大于等于m的整數(shù)，0 <j<m，所述N為系統(tǒng)參數(shù)中的第一系統(tǒng)參數(shù)；
[0008]使用所述p和所述a對所述j級(jí)明文進(jìn)行加密計(jì)算，得到j(luò)級(jí)密文；
[0009] 輸出所述j級(jí)密文，以便解密方使用第h級(jí)私鑰進(jìn)行解密得到與之對應(yīng)的明 文，j。
[0010]結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述系統(tǒng)參數(shù)還包括第二系統(tǒng)參數(shù)n和第三系統(tǒng)參數(shù)y，其中，^2#，所述原始公鑰和原始私鑰的生成過程包括： 進(jìn)行結(jié)式計(jì)算，直至所述結(jié)式為素?cái)?shù)；響應(yīng)于所述結(jié)式為素?cái)?shù)，生成所述原始公鑰和所述原 始私鑰；所述進(jìn)行結(jié)式計(jì)算包括：確定第一多項(xiàng)式，所述第一多項(xiàng)式表示為F(X)，所述F(X) 為N次不可約多項(xiàng)式，并且F(x)eI[x]，所述I[x]表示整系數(shù)多項(xiàng)式全體的集合；從多項(xiàng) 式無窮范數(shù)小于u、次數(shù)不超過N的多項(xiàng)式集合中，隨機(jī)選取一個(gè)多項(xiàng)式，將隨機(jī)選取的多 項(xiàng)式賦值給第二多項(xiàng)式，所述第二多項(xiàng)式表示為S(x);將l+2S(x)賦值給第三多項(xiàng)式，所述 第三多項(xiàng)式表示為G(x);計(jì)算所述G(x)與F(x)的結(jié)式，將所述結(jié)式賦值給所述p;所述生 成所述原始公鑰和所述原始私鑰包括：計(jì)算Gjx)與F(x)在模p域上的最大公因式，所述 最大公式表示為％ (x)，所述& (x)表示對應(yīng)第0級(jí)的第一密鑰多項(xiàng)式，下標(biāo)0表示第0級(jí)， G0(x)=G(x);將所述DQ(x)的模p根賦值給所述a;計(jì)算對應(yīng)第0級(jí)的第二密鑰多項(xiàng)式，所 述對應(yīng)第0級(jí)的第二密鑰多項(xiàng)式表示為Zjx)，其中，Zjx)GI[x]并滿足ZjWGjxkp; Zjx)的各次系數(shù)分別為if 所述（0)表示第0級(jí)；計(jì)算對應(yīng)第0級(jí)的第三密 鑰多項(xiàng)式，所述對應(yīng)第〇級(jí)的第三密鑰多項(xiàng)式表示為仏(X)，所述仏(X)的各次系數(shù)分別為cur1，…，把:丨，并且
所述主私鑰包含所述 Dl?)〇f))〇M) X^r| ， I〇
[0011] 結(jié)合第一方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第i級(jí) 私鑰的生成過程包括：計(jì)算對應(yīng)第i級(jí)的第一密鑰多項(xiàng)式，所述對應(yīng)第i級(jí)的第一密鑰多項(xiàng) 式表示為Gi(X)，所述Gi(X)的次數(shù)小于N/21，并i
計(jì)算對應(yīng)第i級(jí)的第二密鑰多項(xiàng)式，所述對應(yīng)第i級(jí)的第二密鑰多項(xiàng)式表示為Zi(x)，
，并且，
;400的各次系數(shù)分別為zW，g)，zW， 所述⑴表示第i級(jí)；計(jì)算對應(yīng)第i級(jí)的第三密鑰多項(xiàng)式，所述對應(yīng)第i級(jí)的第三 密鑰多項(xiàng)式表示為&〇〇 ;所述的各次系數(shù)分別為被并且，
，所述⑴表示第i級(jí)；所述第i級(jí)私 鑰包含所述祝?>
[0012] 結(jié)合第一方面至第一方面第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任一項(xiàng)，在第三種可能的實(shí) 現(xiàn)方式中，所述使用所述P和所述a對所述j級(jí)明文進(jìn)行加密計(jì)算，得到j(luò)級(jí)密文包括： 從多項(xiàng)式無窮范數(shù)小于、次數(shù)不超過N/^的多項(xiàng)式集合中，隨機(jī)選取奇數(shù)次項(xiàng)的系數(shù) 不全為零的多項(xiàng)式作為第一加密多項(xiàng)式R(x);將所述長度為N/^_的明文對應(yīng)的明文多項(xiàng) 式與2R(x)相加，得到第二加密多項(xiàng)式；所述明文多項(xiàng)式為各次系數(shù)取0或1，并且最高次 數(shù)不超過N/^_-l的多項(xiàng)式；所述第二加密多項(xiàng)式表示為C(x);將^^?作為自變量代入所述 C(x)，得到變量值，并計(jì)算所述變量值除以p的余數(shù)，所述余數(shù)為所述j級(jí)密文。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種解密方法，基于預(yù)先生成的原始公鑰 {p，a}、原始私鑰，以及第1至第m級(jí)私鑰，其中，原始私鑰為第0級(jí)私鑰，第i級(jí)私鑰由第 i-1級(jí)私鑰生成，1 <i<m，1 <m，m為正整數(shù)；所述解密方法包括：對經(jīng)過j級(jí)加密處理 的密文，使用第h級(jí)私鑰進(jìn)行解密，j;輸出解密得到的明文。
[0014] 結(jié)合第二方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述經(jīng)過j級(jí)加密處理的密文為一 個(gè)數(shù)值，所述數(shù)值表示為C;所述使用第h級(jí)私鑰進(jìn)行解密包括：使用公式Cu)a- ,、 A/ p」（mod2)求出所述明文中的第a個(gè)元素，所述cwa表示長度為j的密文向量中的第a個(gè) 元素，所述密文向量中的第〇個(gè)元素為c，其他元素為0,所述K(h)a表示所述第h級(jí)私鑰所包 含的第a個(gè)元素，-1，所述「*」表示最近取整。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，提供一種加密裝置，基于預(yù)先生成的原始公鑰 {p，a}、原始私鑰，以及第1至第m級(jí)私鑰，其中，所述原始私鑰為第0級(jí)私鑰，第i級(jí)私鑰 由第i-1級(jí)私鑰生成，1 <i<m, 1 <m,m為正整數(shù)；所述p為第一公鑰參數(shù)，所述a為第 二公鑰參數(shù)；所述加密裝置包括：
[0016] 明文預(yù)處理單元，用于對原始明文進(jìn)行預(yù)處理，得到長度為N/^_的j級(jí)明文；其 中，N=2n，n為大于等于m的整數(shù)，0彡j彡m，所述N為系統(tǒng)參數(shù)中的第一系統(tǒng)參數(shù)；
[0017] 密文計(jì)算單元，用于使用所述p和所述a對所述j級(jí)明文進(jìn)行加密計(jì)算，得到j(luò) 級(jí)密文；
[0018] 密文輸出單元，用于輸出所述j級(jí)密文，以便解密方使用第h級(jí)私鑰進(jìn)行解密得到 與之對應(yīng)的明文，j。
[0019] 結(jié)合第三方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括：結(jié)式計(jì)算單元，用于進(jìn)行結(jié) 式計(jì)算，直至結(jié)式為素?cái)?shù)；主公私鑰生成單元，用于響應(yīng)于所述結(jié)式為素?cái)?shù)，生成所述原始 公鑰和所述原始私鑰；其中，所述結(jié)式計(jì)算包括：確定第一多項(xiàng)式，所述第一多項(xiàng)式表示為 F(x)，所述F(x)為N次不可約多項(xiàng)式，并且F(x)eI[x]，所述I[x]表示整系數(shù)多項(xiàng)式全體 的集合；從多項(xiàng)式無窮范數(shù)小于u、次數(shù)不超過N的多項(xiàng)式集合中，隨機(jī)選取一個(gè)多項(xiàng)式， 將隨機(jī)選取的多項(xiàng)式賦值給第二多項(xiàng)式，所述第二多項(xiàng)式表示為S(x);將l+2S(x)賦值給 第三多項(xiàng)式，所述第三多項(xiàng)式表示為G(x);計(jì)算所述G(x)與F(x)的結(jié)式，將所述結(jié)式賦值 給所述P;所述生成所述原始公鑰和所述原始私鑰包括：計(jì)算Gjx)與F(x)在模p域上的 最大公因式，所述最大公式表示為％ (x)，所述& (x)表示對應(yīng)第0級(jí)的第一密鑰多項(xiàng)式，下 標(biāo)〇表示第〇級(jí)，;將所述Djx)的模p根賦值給所述a;計(jì)算對應(yīng)第0級(jí)的第 二密鑰多項(xiàng)式，所述對應(yīng)第〇級(jí)的第二密鑰多項(xiàng)式表示為A(x)，其中，& (x)eI[x]并滿足 Z0(x)G〇(x)=p;Z〇(x)的各次系數(shù)分另ij為，（0)表示第0級(jí)；計(jì)算對應(yīng)第0級(jí)的 第三密鑰多項(xiàng)式，所述對應(yīng)第0級(jí)的第三密鑰多項(xiàng)式表示為仏(x)，所述仏(x)的各次系數(shù) 分別為i?并且：
；所述主私鑰包 含所述fif', 卻\"
[0020] 結(jié)合第二方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括密鑰 衍生單元，用于：計(jì)算對應(yīng)第i級(jí)的第一密鑰多項(xiàng)式，所述對應(yīng)第i級(jí)的第一密鑰多項(xiàng)式 表示為Gi(X)，所述Gi(x)的次數(shù)小于N/21，并且
計(jì)算對應(yīng)第i級(jí)的第二密鑰多項(xiàng)式，所述對應(yīng)第i級(jí)的第二密鑰多項(xiàng)式表示為Zi(x)，
，并且，

.Zi(x)的各次系數(shù)分別為 1 ， I*， 所述⑴表示第i級(jí)；計(jì)算對應(yīng)第i級(jí)的第三密鑰多項(xiàng)式，所述對應(yīng)第i級(jí)的第 三密鑰多項(xiàng)式表示為& (x);所述& (x)的各次系數(shù)分別為，并 且，
，所述第i級(jí)私鑰包含所述
[0021] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第四方面，提供一種解密裝置，基于預(yù)先生成的原始公鑰 {p，a}、原始私鑰，以及第1至第m級(jí)私鑰，其中，原始私鑰為第0級(jí)私鑰，第i級(jí)私鑰由第 i-1級(jí)私鑰生成，1 <i<m, 1 <m,m為正整數(shù)；所述解密裝置包括：
[0022] 密文解密單元，用于對經(jīng)過j級(jí)加密處理的密文，使用第h級(jí)私鑰進(jìn)行解密， 0彡h彡j;
[0023] 輸出單元，用于輸出解密得到的明文。
[0024] 可見，在本發(fā)明實(shí)施例中，由第i_l級(jí)私鑰（高級(jí)別私鑰）可生成第i級(jí)私鑰(低級(jí) 別私鑰)，各級(jí)私鑰都具有一定的解密功能。這樣，在解密應(yīng)用中，有多把私鑰可供選擇，原 始私鑰使用的頻率相對減少，從而降低了暴露風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】
[0025] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0026] 圖la為本發(fā)明實(shí)施例提供的j級(jí)加密處理流程圖；
[0027] 圖lb為本發(fā)明實(shí)施例提供的解密方法流程圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的原始公私鑰的生成過程流程圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的原始公私鑰的生成過程另一流程圖；
[0030] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的第i級(jí)私鑰的生成過程流程圖；
[0031] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的公私鑰的生成過程流程圖；
[0032] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的公私鑰的生成過程另一流程圖；
[0033] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的j級(jí)加密處理另一流程圖；
[0034] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的雷達(dá)圖；
[0035] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的加密裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的解密裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的結(jié)式計(jì)算單元、主公私鑰生成單元和密鑰衍生單元 的具體協(xié)作流程圖；
[0038] 圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的加密裝置或解密裝置的通用硬件結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅 僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0040] 本發(fā)明實(shí)施例所提供的加解密方法，可適用于多種加解密方案，例如全同態(tài)加解 密方案。
[0041] 本發(fā)明實(shí)施例所提供的加解密方法基于預(yù)先生成的原始公鑰{p，a}(也可稱為主 公鑰)、原始私鑰（也可稱為主私鑰)，以及第1至第m級(jí)私鑰，其中，原始私鑰為第0級(jí)私鑰， 第i級(jí)私鑰由第i_l級(jí)私鑰生成，1彡i彡m，1彡m，m為正整數(shù)。
[0042] 請參見圖la，上述加密方法可至少包括如下步驟：
[0043] 根據(jù)