安企神电脑监控软件 在线试用
扫码咨询客服
安企神电脑监控软件、局域网监控软件
首页
功能介绍
产品简介
下载中心
帮助中心
客户列表
关于安企神

基于IDEA加密算法的十进制短分组加密算法

更新时间:2022-10-28 15:43:31


本文简介:IDEA加密算法,被广泛应用于各种领。在某些特定场合,我们基于IDEA加密算法,提出了一种新颖的十进制短分组加密技术。该十进制分组密码采用IDEA密码的轮变换结构,并重新定义其中的三种基本运算以满足十进制加密的需要。与IDEA、AES、DES等分组加密算法不同的是,加解密过程中的明文、密文及各个中间状态都是等长的十进制数分组。一、基于IDEA加密算法的十进制短分组加密算法原理由于异或运算对十进制数

基于IDEA加密算法的十进制短分组加密算法

IDEA加密算法,被广泛应用于各种领。在某些特定场合,我们基于IDEA加密算法,提出了一种新颖的十进制短分组加密技术。该十进制分组密码采用IDEA密码的轮变换结构,并重新定义其中的三种基本运算以满足十进制加密的需要。与IDEA、AES、DES等分组加密算法不同的是,加解密过程中的明文、密文及各个中间状态都是等长的十进制数分组。

一、基于IDEA加密算法的十进制短分组加密算法原理

由于异或运算对十进制数没有可逆性,所以要对IDEA加密算法中的运算进行重新设计。考虑到加密算法对十进制数的可逆性,同时保证加密算法的性能,此算法采用十进制模加运算、十进制模乘运算和十进制数异或运算三种基本运算。加密算法可以对8位、16位、32位和64位四种长度的十进制明文分组进行加解密,密钥取相应明文长度的两倍。下面我们就以32位长度的明文分组为例,讨论此加密算法的实现原理。

1、加密算法中的三种运算

由于IDEA加密算法中的三种运算:二进制的异或运算、模216整数加法、模216+1整数乘法对十进制数不再适用,所以要对IDEA加密算法中的运算进行重新设计。

(1)十进制模加运算+

十进制模加运算记为+。本文采用模100000000加法。

(2)十进制模乘运算☉

十进制模乘运算记为☉。相乘运算后模比100000000大的素数,本文采用模100000007乘法。

(3)十进制数异或运算⊕

十进制数异或运算记为⊕。A⊕B即B按A的相应位变化,若B的相应位是奇数则A相应位作加5运算,若B的相应位为偶数,则A相应位作加0运算,即:

C=A⊕B<=>C[i]=(A[i]+B[i]*5)%10

2、算法的轮变换

基于IDEA加密算法的十进制短分组加密算法首先进行8轮相似的迭代变换,迭代变换过程如图所示。

基于IDEA加密算法的十进制短分组加密算法

基于IDEA加密算法的十进制短分组加密算法

3、密钥扩展算法

借鉴了IDEA的密钥扩展流程,解密子密钥与加密子密钥的关系与IDEA一致。由64位原始密钥生成52个8位子密钥,前八轮每轮使用6个子密钥,输出变换的第九轮使用4个子密钥。64位加密密钥被分为8个8位子密钥(前8个子密钥分别记作Z1,Z2,…,Z8)。然后密钥被左移12位,并再次划分为8个子密钥,下一轮左移13位也划分为8个子密钥。上述两个左移方式交替进行,重复这一过程,直到生成所有的52个子密钥。同IDEA一样,解密子密钥与加密子密钥之间的关系如下表所示:

基于IDEA加密算法的十进制短分组加密算法

4、算法的加密和解密

基于IDEA的十进制加密算法的加密流程由上述三种运算构成,进行8轮迭代,最后进行末轮输出变换。整个加密算法的具体加密流程和解密流程如下图所示:

基于IDEA加密算法的十进制短分组加密算法

在上图中,左边是加密流程,右边是解密流程。在对IDEA中的运算进行重新定义后,必须保证加密运算与解密运算的可逆性。本文加密算法满足这一性质,下面给出理论证明。现在从下往上考虑。对加密过程的最后一个输出变换,以下关系成立:

Y1=W81☉Z49Y2=W83+Z50Y3=W82+Z51Y4=W84☉Z52

解密过程中第1轮的第1步产生以下关系:

J11=Y1☉U1J12=Y2+U2J13=Y3+U3J14=Y4☉U4

将解密子密钥由加密子密钥表达并将Y1,Y2,Y3,Y4代入以下关系,有:

J11=Y1☉Z49-1=W81☉Z49☉Z49-1=W81

J12=Y2+-Z50=W83+Z50+-Z50=W83

J13=Y3+-Z51=W82+Z51+-Z51=W82

J14=Y4☉Z52-1=W84☉Z52☉Z52-1=W84

可见解密过程第1轮第1步的输出等于加密过程最后一步输入中第2个子段和第3个子段交换后的值。可得以下关系:

W81=I81☉MAR(I81☉I83,I82☉I84)

W82=I83☉MAR(I81☉I83,I82☉I84)

W83=I82⊕MAL(I81⊕I83,I82⊕I84)

W84=I84⊕MAL(I81⊕I83,I82⊕I84)

其中,MAR(X,Y)是MA结构输入为X和Y时的右边输出,MAL(X,Y)是左边输出。则有:

V11=J11⊕MAR(J11⊕J13,J12⊕J14)=W81⊕MAR(W81⊕W82,W83⊕W84)=I81⊕MAR(I81⊕I83,I82⊕I84)⊕MAR[I81⊕MAR(I81⊕I83,I82⊕I84)⊕I83⊕MAR(I81⊕I83,I82⊕I84),I82⊕MAL(I81⊕I83,I82⊕I84)⊕I84⊕MAL(I81⊕I83,I82⊕I84)]=I81⊕MAR(I81⊕I83,I82⊕I84)⊕MAR(I81⊕I83,I82⊕I84)=I81

同理,可有V12=I83,V13=I82,V14=I84。

所以解密过程第1轮第2步的输出等于加密过程倒数第2步输入中第2个子段和第3个子段交换后的值。

同理可证上图中每步都有上述类似关系,这种关系一直保持到V81=I11,V82=I13,V83=I12,V84=I14。即除第2个子段和第3个子段交换位置外,解密过程的输出变换与加密过程第1轮第1步的变换完全相同。

综上可知,整个解密过程的输出等于整个加密过程的输入。

二、基于IDEA加密算法的十进制短分组加密算法性能分析

定义1:对于加密函数EK(P)中的参数K和P(解密函数DK(C)中的参数K和C),每次加(解)密只改变其中某个参数的一位,另一个参数保持不变,把多次加(解)密得到的密(明)文相比较,每一位上相异的比率称为加密(解密)扩散率[2]。

由定义1可知,扩散率越大,相同的明文不同的密钥加密得到相同的密文的概率就越小,可以更有效的防止攻击者已知部分密钥相关性攻击。扩散率越大,密码的雪崩效应越好,安全性也就越高。

定义2对于一个加密算法,若扩散率大于等于0.5,则称该加密算法达到了完全扩散。我们对该算法的加密性能进行了软件仿真测试分析。分别以8位、16位、32位、64位十进制数为加密分组,进行1到8轮的加密、解密运算测试。下面是以32位十进制数为加密分组所得的测试结果。加密过程中明文对密文的扩散率,密钥对密文的扩散率如图所示:

基于IDEA加密算法的十进制短分组加密算法

解密过程中密文对明文的扩散率,密钥对明文的扩散率如图所示。

基于IDEA加密算法的十进制短分组加密算法

从图中可看出,第1轮加密的输出就已经有了很好的扩散性,2轮加密过后所有扩散率均达到了完全扩散。

此加密算法借鉴了IDEA密码的思想,并对其中的运算进行了重新定义,以适应十进制数加密、解密的要求。引入的新的十进制运算能够很好地完成对十进制分组的加密和解密,并对加密与解密的可逆性进行了理论证明。算法实现容易,加密解密速度快,加密强度高,具有较高的安全性,该加密算法可广泛用于各种需要十进制数加密的领域。

小知识之IDEA加密算法:

IDEA(International Data Encryption Algorithm)是瑞士的James Massey,Xuejia Lai等人提出的加密算法,在密码学中属于数据块加密算法(Block Cipher)类。IDEA使用长度为128bit的密钥,数据块大小为64bit。从理论上讲,IDEA属于“强”加密算法,至今还没有出现对该算法的有效攻击算法。

立即下载试用

企业为什么选择加密系统来防止数据泄露

  随着互联网的普及和网络安全的防范应用,网络化办公在给企业带来便利的同时,也给企业内部数据安全提出了更高的要求。面对企业数据安全的防范问题,传统的设备采用被动式响应防御,不适于内部局域网管理,企业要么改变传统的运作方式去适应这种变化,要么便需要寻求专业的数据加密系统来加以防护。


 

       安企神加密系统可以对公司重要文件进行主动加密,不仅仅是防止外来人员的窃取,更多的是防止内部人员的主动泄密,全面保护文件安全,同时管控内部员工的上网行为,提高办公效率。安企神采用了全新的解决方案,通过对现有的终端系列操作系统进行安全增强,让企业管理者能够对终端进行集中管理和控制,保证信息系统始终在可控状态下运行,从根源上有效抑制对信息系统安全的威胁,最终达到防止内部用户泄密以及外部用户攻击的目的。

 

       安企神兼具文档加密、权限管理以及安全网关控制,加密透明无感知,文档权限管理更加细致,企业无须改变原有的应用,也无须改变文档的流通习惯,可以很好保护机密文档在企业内外的使用安全,帮助企业搭建符合安全法规要求的信息保护体系。


本文为收集整理,文章部分观点不代表本站观点,如有侵权或其它问题请反馈客服。https://www.wgj7.com/cjwt/16274.html