FEAL加密算法的安全性研究
ice FEAL作為一種快速的加密算法，在安全性要求較低的領(lǐng)域中，有著非常廣闊的應(yīng)用前景。
FEAL加密算法屬于對(duì)稱密鑰體制，64位密鑰加密64位明文，其加密變換采用交替使用換字、換位，以使在密文中消失明文的痕跡，具體過(guò)程可分為初始變換、運(yùn)用服務(wù)函數(shù)f的n次重復(fù)迭代、逆初始變換3部分。其加密算法如圖所示：
FEAL加密算法流程圖
FEAL加密算法過(guò)程簡(jiǎn)述：
一個(gè)64位的明文分組后與64位的的密鑰相異或；數(shù)據(jù)分組被分成左半部分和右半部分。左半部分與右半部分相異或構(gòu)成新的右半部分，左半部分和新的右半部分運(yùn)行n輪，在每一輪中，右半部分與16位密鑰混合，然后與左半部分異或，從而構(gòu)成新的右半部分，在N輪之后，左部分再次與右半部分異或構(gòu)成新的右半部分，然后左右部分被連接起來(lái)構(gòu)成全64位。這個(gè)數(shù)據(jù)分組與密鑰的另外64位相異或，算法結(jié)束。
解密算法為其逆過(guò)程，加解密所用的密鑰是由64位主密鑰K經(jīng)過(guò)子密鑰生成算法產(chǎn)生的N+8個(gè)各為兩節(jié)字的子密鑰K0—Kn+8，其子密鑰產(chǎn)生如下圖所示：
FEAL子密鑰生成流程圖
流程簡(jiǎn)述：
首先，將64位密鑰分成兩部分，這兩部分異或，并通過(guò)圖中的函數(shù)fk進(jìn)行計(jì)算，兩個(gè)32位的輸入被分成8位的分組，然后進(jìn)行混合和代替，而后，16位密鑰分組就可用于加密解密算法中。
提高FEAL加密算法密文與明文間比特依賴的方法
傳統(tǒng)的密碼安全分析觀點(diǎn)認(rèn)為：每位密文與對(duì)明文的有效依賴性越強(qiáng)，則加密方案的保密性愈強(qiáng)，提高FEAL算法的安全性，就要使得密文與更多位的明文存在依賴性。
1、采用S函數(shù)的變形函數(shù)S＇，在FEAL算法中，S函數(shù)為循環(huán)左移2位，可使S函數(shù)的變形函數(shù)S＇為環(huán)左移1位，即為S＇(X1,X2,δ)=rot(ω),其中X1,X2, δ, ω與其在S畫數(shù)中的含義一致。
在使用S＇后，F(xiàn)EAL-4輸出的每位密文位只與明文的半數(shù)位有比特間依賴性，而FEAL-16，F(xiàn)EAL-32，F(xiàn)EAL64等就可使輸出的每位密文位與所有明文位產(chǎn)生比特依賴性。使用修改S＇函數(shù)這一方法不增加FEAL算法重復(fù)迭代次數(shù)，在占用機(jī)器時(shí)間上，修改后的S＇比原算法中的S占用更少。這只對(duì)FEAL-16，F(xiàn)EAL-32， FEAL-64等有效，而對(duì)FEAL-4，F(xiàn)EAL-8必須同時(shí)增加迭代次數(shù)，也就相應(yīng)地降低了連度。故此修改適于N大于或等于16的 FEAL-N算法，且不影響FEAL加密算法的快速性。
2、增加奇、偶位變換操作?？稍诿?次迭代重復(fù)時(shí)，使每個(gè)密文位與每個(gè)明文位產(chǎn)生比特依賴性。對(duì)FEAL-16而言，只需增加條Ri循環(huán)左移一位指令，即rot1(R).FEAL32,FEAL64分別要增加3條7條rot1(R)指令,CPU處理一條rot1(Ri)只占用2個(gè)時(shí)鐘周期，故此變換操作對(duì)FEAL加密算法的速度影響甚小，只是對(duì)FEAL-4，F(xiàn)EAL-8無(wú)效。
