分组密码算法KASUMI及其在WCDMA中的应用

《分组密码算法KASUMI及其在WCDMA中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、分组密码算法KASUMI及其在WCDMA中的应用分组密码算法KASUMI学术研究Academic莉醺舅赣及其在WCDMA中的应用摘要:本文稿分组密码斡.法KAsUMl的淹程作T简要介绍,对其优缺点进行了分析圊时Ⅳ于它在第三代移动通信系统WCDMA的应用『敬朋l厂归纳,芹阐述了故算法为掉?的数据加密过程和佶令完整烂缳护过程.引言3G系统的安全是当前研究的重点课题之一.它是3G系统正常运行和管理的基本保障:它关系到用户,制造商和运营商的切身利益及信息安全.在WCDMA系统协议中预留了15种加密算法的

2、可选范围.但目前只用到一种算法KASUMI.由此.KASUMI算法已成为WCDMA中的一种标准化算法.KASUMl算法简介分组密码算法KASUMI采用由多个回路组成的块加密器.在128比特的密钥控制下.对64比特的输入数据进行加密.以产生64比特的输出数据.现以8个回路为例.其流程如图1所示.首先.输入数据I被分解成两个32比特的数据流L.和R..I=L.IIR..其次.对于任意1≤i≤8.定义R.一L.一1.Li=R.一10f.(L.一,.RK.)来组成第i重回路函数.其中f.以L.一,和RK

3、.作为参数.输入32比特.输出32比特.密钥RK.被分成三部分(KL..KO..KI.).函数也被分成两个子函数:以KL.为密钥的函数FL和以KO.与K1.为密钥的函数FO.f.的组成根据I的奇偶性而有所不同.当i为1.3.5.7时.f.(I.RK.)=FO(FL(I.KL.).KO..KI.).当i为2.4.6.8时.f.(I.K.)=FL(FO(I.KO..KI.).KL.).‘最后.以第8个回路函数的64比特输出LllR作为输出.下面对函数FL,FO,FI以及黑箱s7和s9做一个简单的介绍

4、.函数FL结构如图2所示.其流程如下.FL函数由32比特的输入数据I和32比特的子密钥KL.组成.子密钥KL.被分成两个各16比特的子密K08.KI8KL图1KSSUMI算法的流程马炯/文钥KLll1和KLll2.KL.:KLl1llKL.2.输入数据被等分成两部分L和R.I=Llla.然后定义R=R~ROL(LnKL1)L=LI~ROL(RUKL.,).最后以LllR作为32比特的输出值.函数FO的结构如图3所示.下面对其流程做一简单介绍.FO函数在两组48比特密钥KO.和K1.控制下对32位

5、输入进行处理.首先.输入数据I被分成各为16比特的两部分L.和R..I=L.IIR..然后.48比特的密钥被分成三个16比特的密钥KO.=KO.,IIKO.21lKO.3.I比特位与U比特位或图2FL函数流程学术研究Research图3F0函数流程图图4FI函数流程图KI.=KI.1llKl_2llKll3.对于任意1≤j≤3.定义Ri=FI(Lr-E)KO....KI...).Ri-1Li=RI-1.最后以L3IIa3为输出值.函数FI结构如图4所示.下面对其流程做一简单介绍.FI函数在16位

6、密钥KI,.控制下对16位输入进行处理.首先.输入数据l被分成各为长度不相等的两部分L.和Ro.I=LoIIao.其中Lo为9比特.Ro为7比特.密钥KI..被分成各为长度不相等的两部分KI..一KI1lK..一.其中KI为7比特此函数还应用了两个黑箱s7和s9.其中s7为7比特输入7比特输出,其逻辑运算为线性:s9为9比特输入9比特输出.其逻辑运算为线性.函数中同时还应用了两个附加函数ZE()和TR().ZE(X)通过在7比特的输入数据最后两位补零来得到9比特的输出:TR(X)通过9比特的输入

7、数据最后两位丢弃来得到7比特的输出.然后.通过如下算式:L=R.R1=S9[Lo】0zE(Ro):L2=R10Kllll2R2=s7[L1】0TR(R1)日》KI..1:L3=R2R3=S9[L2】0zE(R2):L4=R3R4=S7[L3】.TR(R).最后以L.1lR.为输出值.t■安垒与■t慑密硝?2可见.KASUMI加密器可以简单方便地对64比特数据进行加密.一方面.它的分组长度较大.使得字母表中的元素足够多.对于防止穷举攻击比较有效,其中经过多个回路运算,特别是其中引入了一定的非线性变

8、换.使得密码变换具有足够的复杂性,充分实现了明文和密码的扩散和混淆.能够抗击差分攻击和线性攻击等现有已知的攻击手段.可见.KASUMI加密器自身的结构决定了它具有较好的加密性能.对于防止各种攻击非常有效.另一方面.加密和解密运算相对简单.作用于子段上的密码运算易于以标准处理器的基本运算,如加.移位等来实现.避免使用以软件难以实现的逐比特置换.同时加解密过程采用相同的密钥.有利于硬件的实现.KAsuMI加密算法在wcDMA中的应用KASUMI加密算法被WCDMA系统选中是与WCDMA系统本身特点密