快速加密解密芯片中kasumi算法的实现—免费计算机毕业设计论文内容摘要：
x6x3x6x0x3x6x5x61 y5=x2x0x2x0x3x1x2x3x0x2x4x0x5x2x5x4x5x1x6x1x2x6x0x3x6x3x4x6x2x5x61 y6=x1x2x0x1x3x0x4x1x5x3x5x6x0x1x6x2x3x6x1x4x6x0x5x6 用十进制数表示的表 : 54, 50, 62, 56, 22, 34, 94, 96, 38, 6, 63, 93, 2, 18,123, 33, 55,113, 39,114, 21, 67, 65, 12, 47, 73, 46, 27, 25,111,124, 81, 53, 9,121, 79, 52, 60, 58, 48,101,127, 40,120,104, 70, 71, 43, 20,122, 72, 61, 23,109, 13,100, 77, 1, 16, 7, 82, 10,105, 98, 117,116, 76, 11, 89,106, 0,125,118, 99, 86, 69, 30, 57,126, 87, 112, 51, 17, 5, 95, 14, 90, 84, 91, 8, 35,103, 32, 97, 28, 66, 102, 31, 26, 45, 75, 4, 85, 92, 37, 74, 80, 49, 68, 29,115, 44, 64,107,108, 24,110, 83, 36, 78, 42, 19, 15, 41, 88,119, 59, 3 举例说明： 如果输入值是 38，我们从表中查到 S7[38]=58。 对于组合逻辑，我们有 38=01001102x6=0,x5=1,x4=0,x3=0,x2=1,x1=1,x0=0 y0= 0001100000000= 0 y1 = 00011000001 = 1 y2 = 000001000001= 0 y3 = 1000000000= 1 y4 = 00000000000001= 1 y5 = 10000010000001= 1 y6 = 1001000000= 0 所以 y = 01110102 = 58 S9 逻辑门： 第 7 页 共 28 页 y0 = x0x2x3x2x5x5x6x0x7x1x7x2x7x4x8x5x8x7x81 y1 = x1x0x1x2x3x0x4x1x4x0x5x3x5x6x1x7x2x7x5x81 y2=x1x0x3x3x4x0x5x2x6x3x6x5x6x4x7x5x7x6x7x8x0x81 y3 = x0x1x2x0x3x2x4x5x0x6x1x6x4x7x0x8x1x8x7x8 y4 = x0x1x1x3x4x0x5x3x6x0x7x6x7x1x8x2x8x3x8 y5 = x2x1x4x4x5x0x6x1x6x3x7x4x7x6x7x5x8x6x8x7x81 y6=x0x2x3x1x5x2x5x4x5x3x6x4x6x5x6x7x1x8x3x8x5x8x7x8 y7=x0x1x0x2x1x2x3x0x3x2x3x4x5x2x6x3x6x2x7x5x7x81 y8 = x0x1x2x1x2x3x4x1x5x2x5x1x6x4x6x7x2x8x3x8 用十进制数表示的表： 167,239,161,379,391,334, 9,338, 38,226, 48,358,452,385, 90,397, 183,253,147,331,415,340, 51,362,306,500,262, 82,216,159,356,177, 175,241,489, 37,206, 17, 0,333, 44,254,378, 58,143,220, 81,400, 95, 3,315,245, 54,235,218,405,472,264,172,494,371,290,399, 76, 165,197,395,121,257,480,423,212,240, 28,462,176,406,507,288,223, 501,407,249,265, 89,186,221,428,164, 74,440,196,458,421,350,163, 232,158,134,354, 13,250,491,142,191, 69,193,425,152,227,366,135, 344,300,276,242,437,320,113,278, 11,243, 87,317, 36, 93,496, 27, 487,446,482, 41, 68,156,457,131,326,403,339, 20, 39,115,442,124, 475,384,508, 53,112,170,479,151,126,169, 73,268,279,321,168,364, 363,292, 46,499,393,327,324, 24,456,267,157,460,488,426,309,229, 439,506,208,271,349,401,434,236, 16,209,359, 52, 56,120,199,277, 465,416,252,287,246, 6, 83,305,420,345,153,502, 65, 61,244,282, 173,222,418, 67,386,368,261,101,476,291,195,430, 49, 79,166,330, 280,383,373,128,382,408,155,495,367,388,274,107,459,417, 62,454, 132,225,203,316,234, 14,301, 91,503,286,424,211,347,307,140,374, 35,103,125,427, 19,214,453,146,498,314,444,230,256,329,198,285, 50,116, 78,410, 10,205,510,171,231, 45,139,467, 29, 86,505, 32, 72, 26,342,150,313,490,431,238,411,325,149,473, 40,119,174,355, 185,233,389, 71,448,273,372, 55,110,178,322, 12,469,392,369,190, 1,109,375,137,181, 88, 75,308,260,484, 98,272,370,275,412,111, 336,318, 4,504,492,259,304, 77,337,435, 21,357,303,332,483, 18, 47, 85, 25,497,474,289,100,269,296,478,270,106, 31,104,433, 84, 414,486,394, 96, 99,154,511,148,413,361,409,255,162,215,302,201, 第 8 页 共 28 页 266,351,343,144,441,365,108,298,251, 34,182,509,138,210,335,133, 311,352,328,141,396,346,123,319,450,281,429,228,443,481, 92,404, 485,422,248,297, 23,213,130,466, 22,217,283, 70,294,360,419,127, 312,377, 7,468,194, 2,117,295,463,258,224,447,247,187, 80,398, 284,353,105,390,299,471,470,184, 57,200,348, 63,204,188, 33,451, 97, 30,310,219, 94,160,129,493, 64,179,263,102,189,207,114,402, 438,477,387,122,192, 42,381, 5,145,118,180,449,293,323,136,380, 43, 66, 60,455,341,445,202,432, 8,237, 15,376,436,464, 59,461 举例说明： 如果输入值是 138 ，我们从表中查到 S9[138] = 339。 对于组合逻辑，我们有 138=0100010102x8=0, x7=1,x6=0,x5=0, x4=0, x3=1, x2=0, x1=1, x0=0 y0 = 01000100001= 1 y1 = 100000001001= 1 y2 = 1000000000001= 0 y3 = 00000000000= 0 y4 = 0100000000= 1 y5 = 000001000001= 0 y6 = 0000000010000= 1 y7 = 0001000000001= 0 y8 = 00000000100= 1 所以 y = 1010100112 = 339 子密钥的生成 KASUMI 算法使用一个 128 比特的密钥，而在算法中的每一轮所使用的子密钥都是由这个 128 比特的密钥衍生而来的。 每轮的密钥通过两组 16 比特的数组 Kj 和 Kj, (j=1 到 8)以如下的方法生成： 128 比特的密钥被分为每组 16 比特的8 个组： K=K1||K2||K3||K4||K5||K6||K7||K8 第二组密钥 Kj，由 Kj 以如下方法生成： Kj， =KjCj（ j=1 到 8， Cj 是表 1 所示的 16 进制的常量） 表 1 常量参数 第 9 页 共 28 页 每轮的密钥由 Kj和 Kj，以表 2 所定义的规则生成。 表 2 每轮子密钥 3 算法的应用和安全性 KASUMI 算法是一种分组密码，目前它主要应用于第三代移动通信的安全算法 f8 和 f9 之中。 f8 算法是用来对 UE（移动用户设备） 和 RNC（无线网络控制器）之间的无线链路上的用户数据和信令数据加密，以保证其安全性。 UE和 RNC 中都有 f8 算法。 f8 是一个密钥流发生器，它通过 KASUMI 算法生成64 比特为一组的密钥流，将明文数据流与密钥流进行异或（模 2 加）运算，得到密文流，解密是只要将同样的密钥流与密文流进行异或（模 2 加）运算，即可得到明文数据流。 f9 算法原理与此类似，通过 KASUMI 算法生成完整性消息认证码（ MAC1），对 UE 和 RNC 之间的无线链路上的信令数据进行完整性保护和信令数据来源进行认证。 对信令数据（ MESSAGE）使用 f9 算 法算出完整性消息认证码（ MAC1），将其附加在 MESSAGE 的后面，一起在无线链路上发送到接收端。 接收端也将收到的 MESSAGE 用 f9 算法进行跟发送端一样的计算，算出消息认证码（ XMAC1），将 XMAC1 和收到发送端的 MAC1 进行比较，验证数据的完整性。 KASUMI 算法是基于分组密码的设计，目前对于分组密码的设计而言，由于出现了差分和线性密码攻击，对抗这些攻击具有可证明的安全性。 KASUMI算法也是基于同样的原则而设计的。 它的可证明安全性是来源于算法中的被证明具有可证明安全性的较小的构成部件， Feistel 结构的 KASUMI 算法正是通过重复迭代调用较小的函数 FO 和 FI 来保证其安全性。 它的安全性来源于它的四个非线性的函数： S7， S9， FI 和 FO。 S7 和 S9这两个 S 盒具有近乎完美的非线性映射特性，考虑循环结构， S7 和 S9 没有明显缺陷。 他们映射后的每一个输出比特依赖于输入比特，具有很好的扩散性。 除了 S9，只要一个输入比特改变，输出比特都会改变。 只是因为 S9 中具有线性结构， S7 满足雪崩效应，而 S9 不是。 在 3GPP 在测试中没有发现函数 FI 和 第 10 页 共 28 页 FO 的线性结构，两个函数的每一个输出比特依赖于每一个输入比特，都满足 雪崩效应。 KASUMI 算法降低到 4 轮已经可以满足密钥 密文，明文 密文的雪崩效应了。 在 3GPP 组织的测评中， KASUMI 算法可以对抗目前的大部分密码攻击方法：差分密码分析（差分选择明文攻击、差分相关密钥攻击、不可能差分攻击），截断差分密码分析，高阶差分密码分析，线性密码分析；而且对于使用仪器的攻击：定时攻击，简单能量攻击，差分能量攻击也具有很好的安全性，尤其是在 3G 的特殊环境中。 4 设计说明 设计思路 从 KASUMI 算法结构入手，可以很容易知道， KASUMI 算法包括很多函。阅读剩余 0%
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