基于C语言的IDEA加密算法

2022-10-28

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由于Microson．NET框架的普及，加密技术在.NET开发中应用非常广泛，对加密技术的要求也很高。而c语言由于与．NET紧密集成，使得在c语言环境下实现IDEA加密算法具有很多的优势。

IDEA加密算法原理

IDEA数据加密算法基于“相异代数群上的混合运算”设计思想，它是由16比特串空间的三个不同的群，即一个逐比特异或运算的群，一个模216的加法运算的群，一个模(216+1)的乘法运算的群，由这三种不同运算组合而成的分组密码结构。这三种运算能产生良好的混淆效果和很强的扩散能力。

IDEA的明文和密文都是64比特，密钥为128比特，使用8个循环迭代，除了所用的密钥不同以外，其加密算法和解密算法都是相同的。如下图是IDEA的一个实现界面。

基于C语言的IDEA加密算法

1、加密密钥扩展算法

加密算法和解密均涉及对密钥进行扩展，IDEA也不例外，实际上，IDEA是将128比特密钥扩展为832比特的。扩展的加密密钥数组m_nKeyEncryptBox [52]由以下步骤生成：

首先，将128比特密钥串m_sEncryptionKey分成8个子块，作为首轮8个加密密钥子块；

再将128比特循环左移25位，移位完成后形成的128比特再分成8个子块，作为第二轮的8个加密密钥子块；

依此类推，最终形成832比特（16*6*8+16*4）的加密密钥数组m_nKeyEncryptBox[ 52]，其核心代码如下：

基于C语言的IDEA加密算法

2、模(216+1)乘算法Mul(ushort x，ushort y)

IDEA加密算法中，下面是模(216+1)乘算法的代码，注意不能用return (ushorL)（（x*y）%Oxl0001））来实现模乘算法。

基于C语言的IDEA加密算法

其中Low16(x)为X的低16位，代码为：

基于C语言的IDEA加密算法

3、模(216+1)乘逆元算法Mullnv (ushort x)

IDEA加密算法中，基于模（216 +1）的乘法运算群，其单位元是串0- 01，为了求得参数X的逆元，算法中使用欧几里德算法（即辗转相除法），其核心代码如下：

基于C语言的IDEA加密算法

4、解密密钥扩展算法

同加密密钥一样，解密密钥也需要进行扩展，与加密密钥扩展不同的是，IDEA的解密密钥扩展数组不需要从密钥串变换而来，那么怎样得到解密密钥扩展数组呢？其解密密钥扩展数组m_nKey - DecryptBox[ 52]是由加密密钥扩展数组m_nKeyEncryptBox处理而来，其处理步骤为：

首先由m_nKeyEncryptBox[0]- mnKeyEnc - ryptBox[3]四个解密密钥数组元素处理成四个解密密钥数组元素m_nKeyDeclyptBox[ 51] -m_nKeyDecryptBox [48]，然后进行8轮迭代，在第m轮迭代中由六个加密密钥数组元素m_nKeyEncryptBox[4 +6*m] -m_nKeyEncryptBox[9+6*in]生成六个解密密钥数组元素m_nKeyDecryptBox[47 -6 * m] - m_nKeyDecryptBox[42 -6 *m]。最终生成832比特的解密密钥数组m_nKeyEncryptBox[52]，核心代码如下：

基于C语言的IDEA加密算法

5．IDEA加密算法和解密算法

IDEA加密算法和解密算法相同，其处理为，将64比特输入分为4个16比特的子块A、B、C、D，然后进行8轮循环，在第j轮循环中，子密钥为key[6*i]- key[6*i+5]，其中i=0．．7，其具体处理步骤不再赘述，其核心代码如下：

基于C语言的IDEA加密算法

6、算法中几点注意事项

（1）本程序分别在Windows 2000 Professional操作系统，Intel PIV CPU, Microsoft Visual Studio. NET 2003 V1.1.4322和Windows Server 2003 professional操作系统，InteIPIV CPU，Mi-
crosoft Visual Studio．NET 2005 V2.0.50727下调试通过。

（2）程序中均使用Unicode字符集，在明文和密文输入框中需要输入8个ASCII字符。

（3）基于Intel CPU低位在前，高位在后的特点，在进行由字节Bbyte到Unicode的转换中均取偶数位。

（4）在进行字符变换中，有可能存在某byte值为＼O，使得在由byte到Unicode的转换中，输出的Unicode值为＼O，从而无法正常显示8个Unicode字符。

小知识之.NET框架

.NET框架（.NET Framework）是由微软开发，一个致力于敏捷软件开发（Agile softwaredevelopment）、快速应用开发（Rapidapplication development）、平台无关性和网络透明化的软件开发平台。.NET是微软为下一个十年对服务器和桌面型软件工程迈出的第一步。.NET包含许多有助于互联网和内部网应用迅捷开发的技术。