校园网站建设总结,农业网站建设模板,wordpress 标签页制作,浙江腾鑫建设集团网站A5-1加密算法 1、基本原理 A5-1加密算法是一种流password#xff0c;通过密钥流对明文进行加密。然后用密钥流进行对密文的解密操作。 这样的算法主要用于GSM加密。也就是我们平时打电话的时候。通信数据发送到基站#xff0c;基站发送到还有一个基站#xff0c;基站发送到接… A5-1加密算法 1、基本原理 A5-1加密算法是一种流password通过密钥流对明文进行加密。然后用密钥流进行对密文的解密操作。 这样的算法主要用于GSM加密。也就是我们平时打电话的时候。通信数据发送到基站基站发送到还有一个基站基站发送到接收方。 每次通话的时候基站会产生一个64位的随机数与我们手机sim卡内本身带的一个password利用一种加密算法生成一个密钥。这个密钥就是这次通话过程中使用的主密钥此密钥的生命周期为这一次通话的開始到结束。一旦通话完毕。那么这个密钥也就没实用了。 该加密算法把整个通讯的数据划分为每一帧来进行加密。每一帧是有228位当中发送端给接收端的数据114位。接收端反馈给发送端的数据有114位。除了上面提出的基站给出的64的总密钥针对每一帧的加密另一种叫做会话密钥。这样的会话密钥每加密一帧都会改变。会话密钥的生成是由帧号来决定的。每一次的会话密钥都会产生一个228位的乱数来加密这一帧的数据。加密的方式是异或。帧号一共用22位的二进制数来表示也就是说一次通话仅仅能传递2^22次方的通讯数据。由于每一次通话仅仅有这么多帧能够进行加密数据而且传递。 A5-1算法基于三个线性移位反馈寄存器实现的。三个LFSR的级数各自是19 22 23。 f1(x) x^19 x^18 x^17 x^14 1 f2(x) x^22 x^21 1 f3(x) x^23 x^22 x^21 x^8 1 三个反馈多项式如上所看到的。 2、所用工具 依据上面所讲的。我们基本能够确定假设要实现a5-1的加密算法。我们须要哪些工具 首先是明文其次是64位的密钥。三个LFSR。以及帧号。 算法的输入应该就是三个LFSR的初始值算法的输出就是我们加密明文所须要的乱数。 3、实现步骤 算法整体来说分为三个部分。初始化运算输出乱数 A5-1加密算法实现的逻辑结构图例如以下 首先是初始化部分 1将三个寄存器内的全部位全都赋值为0 2将三个寄存器做64次的移位操作。每第i次操作寄存器的反馈内容都先与密钥中的第i位进行异或然后把这样异或的结果作为寄存器此次的反馈内容。三个LSFR都要并行的做这种工作64次。 2将三个寄存器做22次的移位操作。没第i次操作寄存器的反馈项都先与帧序号的第i位进行异或。将异或的结果作为寄存器的终于反馈内容相同三个LSFR也都要并行做22次。 上述三步昨晚A5-1加密算法的初始化操作也就做完了。另外须要注意的是A5-1加密算法的LSFR是左移操作而且。密钥和帧号都是从最低位到最高位编号。 当初始化步骤完毕的时候此时三个LSFR的状态合称为S0状态。 接下来是计算和输出部分 大家能够看到上面的逻辑结构图中有一个叫做钟控的部分他有三个输出三个输入三个输入是分别来三个LSFR的某一个固定位输入会输出0或者1.0表示此次这个LSFR不会工作也就是不会发生移动等等。输出的是1的话那么这个LSFR此次就会移动一位而且得出反馈的结果。也就是说这个钟控在控制着三个LSFR的工作与否。 首先依据钟控的方式三个LSFR连续移动100次可是不输出乱数此时应该仅仅是做一个混乱的操作。由于LSFR在移动过程中每一位寄存器内的数值都会不一样。所以在钟控决定每一个寄存器执行与否的结果时也会不同样。 接下来会三个LSFR会接着进行连续的114次的移动也是依据钟控的方式。这一次的移动过程中三个寄存器将分别把最高位寄存器的值输出然后三个值做异或运算形成第i个乱数。这次114次移动会生成一个114位的乱数用于对手机到基站这一段的数据加密。 之后再进行一次100次的移动和114次的移动结果和上面说的同样。终于产生的114位密钥用于基站到手机这段的通讯数据加密。 关于钟控 钟控将第一个寄存器的第八位第二个寄存器的第10位第三个寄存器的第10位。抽取这三个位用于控制三个LSFR的动作与否。他们决定的原则类似少数服从多数。三位一共同拥有8中排列方式当三位中1的个数多余0的个数时那么这三位是1的相应的寄存器将会移动 为0的不会假设三位数中0的个数多余1的个数时。那么三位之中是0的相应的寄存器将会移动。 依据上面的步骤就能够算出当我们把通讯数据分割成每一帧然后对每一帧进行加密传输的时候。所须要的那个加密的乱数是怎么得来的。至于加密过程非常easy。就是明文和乱数的异或操作。 DES加密算法 假设说A5-1是流password的加密算法的话那么DES就是分组password体制中典型的一个算法。分组password的主要思想。就是把明文和密钥都分成一定长度的很多断数据为了保证每个明文都只唯独一个密钥。须要做的就是分组的密钥长度要大于等于分组的明文长度。通过分组加密每一组使用的密钥都不同样这就是主要的分组password。 分组password的安全性除了收到一些密钥长度參数的影响之外。最重要的两个原则就是混乱原则和扩散原则。 混乱原则要求明文和密文在逻辑上的关系越复杂越好。为了保证混乱原则的实行。我们将尽可能使用非线性的变换。 扩散原则我理解是这样的在设计password的时候通过实行混乱原则。使得我们的password会在整个序列的某基础发生混乱那么扩散原则要做的就是要通过移位的方式将这样的混乱最大化。让明文和密钥的变化尽可能多的影响密文的生成。这样的思想最典型的体现就是S-P网络。 分组password中的一个非常典型的样例就是DES算法 DES算法也是分组password的一个案例它属于分组password中的迭代分组password。即用简单的加密措施先构造出一个加密函数来之后不断的进行乘积迭代。两个简单的方式乘积在一起的话。会形成一个更加复杂的password函数DES正式利用这种思想来实现。 DES加密算法的实现须要几个工具 1.分组长度2.密钥长度3.迭代次数4.子密钥长度 DES默认分组长度为64bit,密钥长度也是64bit,迭代次数为16子密钥的长度为48位 DES加密算法的输入是一组64bit的明文输出是64bit的密文 算法运行过程中有3步初始变换 16轮迭代 初始逆变换 要注意的是。DES的算法中的比特序号是从1開始。而且是从左边開始。 DES算法中的初始变换 初始变化实际上就是对明文序列进行顺序打乱操作。他会依照一个特定的表格进行对比移动。 初始逆置换是对16次迭代后的结果序列进行移位操作也是有一个对比表告诉你移动的规则。 DES算法中的圈函数 从上面的DES算法的逻辑结构图中能够看出。他李永乐Feistel模型进行迭代password的实现。那么这个迭代有一个圈函数 Li Ri-1 Ri Li-1^f(Ri-1, ki)(i 1, 2, ...) 在进行完初始置换之后我们得到一个长度为2w的序列也就是64位的明文序列。把他们一分为二分为左半部分和右半部分在进行第一次迭代的时候。右半部分变为下一次迭代的左半部分左半部分与F函数的结果进行按位异或形成下一轮迭代的右半部分。最后在迭代到第16次的时候。不在进行这种左右交换操作直接转换为相应的部分。 那么非常显然整个算法的核心就在于F函数的内容 F函数 F函数的输入有两部分一个是这一轮的子密钥48bit另外一个是序列的右半部分的32bit。 F(R,K) P(S(E(Ri)^Ki)) 上述表达式告诉我们F函数一共同拥有四个步骤先是对R进行E盒的变换E盒又称为是扩展变换盒 1、E盒 E盒的作用就是把32位的数据扩展称为48位的数据我认为是由于密钥是48位所以必需要扩展一下要变换的明文序列由于分组password的加密原则强调过。分组password的加密。密钥是必须大于等于要加密的明文的。把32位的序列分成8组每组序列在开头和结尾处分别加入开头和结尾元素相邻的元素。每一组加入2位一共八组田间16位。即扩展为48位。这是一种非线性的扩展。然后接下来就是与这一轮的子密钥Ki进行按位异或操作。 2、S盒 S盒宏观上的一个作用是把刚刚异或生成的48位结果变换成32位。首先把48位的生成结果分成8组。每组6位。每6位分别作为S盒的输入这样一共同拥有8个S盒并行工作。将6位输入变为4位输出。终于得到32位的结果。 对于每个S盒来说有a1~~~a6的二进制比特输入。有这种一个表格存在 如今S盒一共同拥有6位的输入a0a1a2a3a4a5a6 我如今算的是S1盒的输出。首先计算2a1a6最后的十进制结果是多少这个结果代表了行数。 之后计算8a24a32a4a5最后的十进制结果代表了列数。拿到行数和列数之后在表格中找到相应的数字。这里注意假设我算出来的是1 3那么我在找的时候也是找表格中相应的标号是1行3列的元素由于我们能够看到表格中的标号是从0開始的。 比如假设计算的s1得出的结果是1行3列那么结果应该是4.查表得到这个结果之后。表格能够保证得出的结果4位二进制数十全然能够表示的所以将这个十进制数化为4位二进制数就完毕了S盒的一部分操作之后每个S盒都依照这种原则操作之前异或的48位结果就会顺利的变成32位。 3、P盒 P盒也是很easy就是依据一个表格进行一个移位操作。表格到时候会详细给出。 经过上述的计算我们能够顺利的得到F函数的计算结果。F函数的计算过程图例如以下 经过上述的计算我们能够准确的得到F函数的详细结果那么下轮迭代的右半部分也就是R1就能够由上一层的左半部分和F函数的结果异或得到。不知道为什么的能够翻上去看一下DES实现的逻辑框图。 DES的算法基本运行流程就是这种。那么另一个问题可能我们没有考虑到我们拥有的是一个64位的初始密钥。那么每一次的子密钥是怎么生成的呢 DES子密钥的生成 DES的初始密钥一共同拥有64位当中密钥的每个字节的最后一位都用作奇偶校验所以说实际的有效密钥长度为56位。 DES子密钥的生成逻辑框图例如以下 首先。64位的初始密钥进来最先要运行的就是置换选择操作1. 那么置换选择操作详细的内容是什么呢 置换选择操作1有两个步骤 1将64位中每个密钥字节的最后一位丢弃 2将剩余的56位依照表格的规则打乱顺序。生成一个乱序的56位序列 之后将输出的56比特的有效密钥序列一分为二。分为D0和C0两部分生成C0D0到此为止仅仅能算是密钥生成算法的初始化操作,不能算作一次迭代。之后从第一次開始的每一次的迭代中分别要对上一次的Di-1 Ci-1两部分进行循环左移操作循环左移的次数和所在的迭代次数有关比方D0C0---D1C1是第一次迭代要循环左移1位。D2C2---D3C2要左移2两位,详细的移位次数会有个明白的表格告诉大家。 每一次迭代的循环移位操作之后得到的两部分DiCi将进行置换选择2的操作。置换选择2与1类似。都是打乱顺序。丢掉一部分元素最后形成一个48位的序列。就是上面DES算法中第i次迭代所须要的子密钥。可是本次迭代生成的Di和Ci不会改变由于他们将会用于下一次子密钥的生成操作。由于DES须要16次的迭代。那么子密钥的生成自然也须要16轮的迭代。 也就是说。什么样算一次迭代操作呢从循环位移。一直到置换选择2再到终于生成第i次的子密钥ki算作是一次迭代之前生成d0c0的部分不算。
