轻量级分组加密算法LED

LED算法为基于SPN结构设计的轻量级分组密码算法。算法分组大小为64位，密钥长度分别为64bit(LED-64)和128bit(LED-128)，对应的迭代轮数为32轮与48轮。每轮轮函数F由轮密钥加变换、轮常数加变换、单元替代变换、行移位变换、列混合变换共5部分组成。分组状态表示为4X4的16个比特块的形式，每个比特块为半字节(4-bit)。

LED算法加密流程

（1）  轮密钥加层

将64位的中间状态与64位的轮密钥逐比特异或。

中间状态为S0…S15（16半字节），轮密钥为RK0…RK15（16半字节），则输出为Bi=Si+RKi（0≤i≤15）

（2）  轮常数加层

常数加AddConstant简单对中间状态异或如下形式的常数：

其中(ks7……ks0)是密钥长度的比特表示；轮常数(rc5……rc0)是6比特线性反馈移位寄存器的状态，LFSR的初始状态为全0，每次常数加变换之前更新LFSR，状态更新函数定义如下：

(rc5,rc4,rc3, rc2,rc1,rc0)= (rc4,rc3, rc2,rc1,rc0,rc5⊕rc4⊕1)

轮常数对应的值如下表所示。

（3）单元替换层

把（2）中输出的64位中间状态划分为16个4-bit的S0…S15，然后S0…S15依次进入16个相同的4X4S盒(S)，输出为B0…B15。

将中间状态中的每４bit通过S盒非线性地变换为另外一个半字节。

（4）行移位层

对一个状态的每一行循环不同的位移量．第0行移位保持不变，第１行循环左移４bit，第２行循环左移８bit，第３行循环左移12bit．

（5）列混合层

LED算法的列字节混合设计参照了AES的MixColumns。将（4）中输出的4X16位中间状态的16个4bit也就是4(bit)X4(行)X4(列)中间状态逐列乘以相同的4X4的矩阵M。

M为对合MDS矩阵

轮密钥生成算法

LED算法的轮密钥生成方案是不需要进行扩展运算的。

在LED-64算法中，种子K通过密钥编排方案生成了K1，它们的关系为K=K1

在LED-128算法中，种子K通过密钥编排方案生成了K1和K2，它们的关系为K=K1||K2

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