【正文】 8位二進(jìn)制位 ；但在本軟件中對(duì)輸入做了相應(yīng)的處理 ，輸入的時(shí)候只能輸入十六進(jìn)制符號(hào)，其余報(bào)錯(cuò)。 第 2 頁(yè) 共 26頁(yè) 而第 i 輪的左半部 由 第 i1 輪輸出的右半部 Ri1與第 i 輪的輪函數(shù) fi的輸出結(jié)果進(jìn)行異或運(yùn)算得到。輸入數(shù)據(jù)Indata 分為兩個(gè)不等長(zhǎng)的部分， 9比特的 L0和 7比特的 R0， 即 Indata=L0||R0。 32 比特的輸入數(shù)據(jù)同樣被分為左右兩部分，即 Indata=L0||R0。 Sbox 兩個(gè) Sboxes 既可以由組合邏輯實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)查找表來(lái)實(shí)現(xiàn)。 UE 和 RNC中都有 f8 算法。 它的安全性來(lái)源于它的四個(gè)非線性的函數(shù)： S7， S9， FI 和 FO。 3 KASUMI 算法流程 KASUMI 算法程序的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言是多種多樣的，如： C、 C++、 JAVA 等等程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。 。這里需要主要的是 16位的輸入并不是均等分為 8位和 8位的左右輸入，而是 9 位和 7位的不均等輸入。從功能上看，該系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單；從界面上 看，該系統(tǒng)也與其他加密軟件類似，但是它們有區(qū)別；從代碼上看，該系統(tǒng)并沒(méi)有把加密解密算法封裝，而是作為程序的全局函數(shù)。 KASUMI 算法程序?qū)崿F(xiàn)的解密解決方案 主控程序 I/O 接口 加密算法 密鑰產(chǎn)生 I/O 接口 輸入明文和密鑰 輸出密文 第 13 頁(yè) 共 26頁(yè) 圖 42 KASUMI算法程序?qū)崿F(xiàn)解密方案 上圖為本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)解密的解決方案，此方案一共由五個(gè)模塊組成，其中包括兩個(gè) I/O 接口、一個(gè)密鑰產(chǎn)生模塊、一個(gè)解密模塊和主控模塊。在前面引言里我已經(jīng)提到 KASUMI算法是對(duì) 64 位二進(jìn)制位明文和密鑰為 128 位二進(jìn)制位。因?yàn)殡S機(jī)產(chǎn)生明文和密鑰的時(shí)候已經(jīng)限定了它的字符和長(zhǎng)度。重點(diǎn)的是算法的研究與算法的程序?qū)崿F(xiàn)。 seven = (u16)(S7[seven] ^ (nine amp。 indata = (u16)((seven 9) + nine)。 left = (u16)(indata 16)。 left = left ^ KOi3[n]。 FL 函數(shù)的程序?qū)崿F(xiàn) static u32 FL( u32 indata, int n ) { u16 left , right , a , b 。 indata = (((u32)left) 16) + right 。 k16 = (WUYA *)k。 n8。 KOi3[n] = ROL16(key[(n+6)amp。 } } f 函數(shù)的程序?qū)崿F(xiàn) (加密時(shí)的函數(shù) ) void Kasumi( u8 *data ) { u32 left, right, temp。 temp = FO( temp , n++ ) 。 d[0].b8[1] = (u8)(left 16) 。 int n。 n++。 d[1].b8[1] = (u8)(left 16)。首先是將輸入的 64 位密文的高 32 位與低 32位交換，即：現(xiàn)在的低 32 位為現(xiàn)在的高 32 位，高 32 位為現(xiàn)在的低 32 位。 圖 61 系統(tǒng)測(cè)試主界面 圖 62 獲取數(shù)據(jù) 圖 63 加密并顯示運(yùn)行時(shí)間 圖 64驗(yàn)證通過(guò) 圖 65驗(yàn)證沒(méi)通過(guò) 第 22 頁(yè) 共 26頁(yè) 軟件測(cè)試結(jié)果 軟件的加密速度 表 61 循環(huán)次數(shù)為 10000的平均耗時(shí) 次數(shù) 運(yùn)行時(shí) 間（毫秒） 單次耗時(shí)（微秒） 1 296 2 297 3 281 4 297 5 329 6 296 7 297 8 328 9 343 10 312 平均值 表 62 循環(huán)次數(shù)為 100000的平均耗時(shí) 次數(shù) 運(yùn)行時(shí)間（毫秒） 單次耗時(shí)（微秒） 1 2937 2 2968 3 2985 4 2969 5 2938 6 3234 7 2985 8 3000 9 2984 10 3187 平均值 從表 61 和表 62 中可以看出， KASUMI 加密函數(shù)的加密速度是非常快的， 第 23 頁(yè) 共 26頁(yè) 具不完全統(tǒng)計(jì)， KASUMI 加密函數(shù)的時(shí)間在 3微妙左右。 [2]譚浩強(qiáng) .C程序設(shè)計(jì)（第二版） [M].北京：清華大學(xué)出版社 1999。在此向他表示我最衷心的感謝！ 最后向在百忙之中評(píng)審本文的各位專家、老師表示衷心的感謝！ 作者簡(jiǎn)介 姓名：鄔小洪 性別：男 出生年月： 1984 年 2 月 民族：漢 Email: 第 26 頁(yè) 共 26頁(yè) 聲 明 本論文的工作是 2021年 2月至 2021年 6月在成都信息工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系完成的。 除非另有科研合同和其他法律文書的制約，本論文的科研成果屬于成都信息工程學(xué)院。除非另有說(shuō)明，本文的工作是原始性工作。 [4]戴鋒． Visual C++程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [M]．北京：清華大學(xué)出版社， 2021。 結(jié) 論 通過(guò)本次課題的研究，使我掌握了 KASUMI 算法的概念，了解了 KASUMI 算法的構(gòu)成以及算法流程。最后輸出的結(jié)構(gòu)再次進(jìn)行交換，將輸出的 64位原文的高 32位與低 32 位交換，即：現(xiàn)在的低 32位為現(xiàn)在的高 32 位，高 32 位為現(xiàn)在的低 32位。 d[1].b8[2] = (u8)(left 8)。 temp = FO( temp, (7n))。 right= (((u32)d[0].b8[0]) 24) + (((u32)d[0].b8[1]) 16) + (d[0].b8[2] 8) + (d[0].b8[3])。 d[0].b8[2] = (u8)(left 8) 。 temp = FO( right, n ) 。 第 19 頁(yè) 共 26頁(yè) int n。 KIi1[n] = Kprime[(n+4)amp。 KLi2[n] = Kprime[(n+2)amp。 n8。 } FL 函數(shù)的輸入由 32 位的數(shù)據(jù)輸入 indata 和 32 位的子密鑰 KL 組成，子密鑰分為兩個(gè) 16 位的子密鑰 KLi,1 和 KIi,2，其中， KL = KLi,1 || KLi,2。//移位的高 16 位 right = (u16)(indata) 。 left = left ^ right。//強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成 16 位，即取低 16 位 left = left ^ KOi1[n]。 return( indata )。 seven = seven ^ (subkey 9)。 static u16 S7[] = {}。 圖 45 密鑰輸入報(bào)錯(cuò)界面 圖 46 明文輸入報(bào)錯(cuò)界面 第 15 頁(yè) 共 26頁(yè) 圖 47 密鑰輸入報(bào)錯(cuò)界面 圖 48 加密界面 解密功能，在 3GPP 中， KASUMI 算法更多應(yīng)用的只是它的加密功能，因?yàn)?KASUMI 算法產(chǎn)生的密文只 是作為 3GPP 中的密鑰，所以不需要去解密。 主控程序 I/O 接口 解密算法 密鑰產(chǎn)生 I/O 接口 輸入密文和密鑰 輸出原文 第 14 頁(yè) 共 26頁(yè) 當(dāng)啟動(dòng)對(duì)話框準(zhǔn)備輸入的時(shí)候，如果在明文和密鑰沒(méi)有輸入或隨機(jī)產(chǎn)生的情況下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出一個(gè)模態(tài)對(duì)話框，提示用戶明文必須輸入 16 位，如圖 44。 密鑰 產(chǎn)生模塊 密鑰產(chǎn)生模塊的主要作用是產(chǎn)生每一輪解密所需要的子密鑰。 KASUMI 算法程序?qū)崿F(xiàn) KASUMI 算法程序的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言是多種多樣的，如： C、 C++、 JAVA 等等程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，本文 KASUMI 算法程序的實(shí)現(xiàn)是利用 C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它是構(gòu)成 feistel 結(jié)構(gòu)的重要組成部分。 。 通過(guò)上圖可以清晰地看出 KASUMI 算法的一個(gè)總體流程，下面就詳細(xì)介紹KASUMI 算法的子流程圖： 密鑰產(chǎn)生 KASUMI 算法的密鑰 K的長(zhǎng)度為 128 位，但是 KASUMI 的每一次循環(huán)都要從 K中導(dǎo)出 128 位子密鑰，在每一次循環(huán)中，都會(huì)產(chǎn)生 8 個(gè)子密鑰，它們是： KLi,1[n]、FL 函數(shù) F0 函數(shù) FI 函數(shù) 密鑰生成 32 位輸入 128 位輸入 密鑰 KL 密鑰 KI 密鑰 KO 64 位輸出 64 位輸入 32 位輸入 異或 F0 函數(shù) FL 函數(shù) 異或 FI 函數(shù) 密鑰 KI 密鑰 KO 密鑰 KL 。他們映射后的每一個(gè)輸出比特依賴于輸入比特，具有很好的擴(kuò)散性。 f9 算法原理與此類似，通過(guò) KASUMI 算法生成完整性消息認(rèn)證碼（ MAC1），對(duì) UE 和 RNC 之間的無(wú)線鏈路上的信令數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性保護(hù)和信令數(shù)據(jù)來(lái)源進(jìn)行認(rèn)證。 S7 和 S9 表如下： S7[] = { 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}。具體實(shí)現(xiàn)如圖 24 所示。 在函數(shù)中使用了兩個(gè) S盒， S7將 7比特的輸入映射為 7 比特的輸出， S9將9比特的輸入映射為 9 比特的輸出。 KASUMI 算法的組成函數(shù) f 函數(shù) 輪函數(shù) fi對(duì) 32 比特的輸入 Indata，在 32 比特的輪密鑰 RKi的控制下，得到32比特的輸出。 （ 3） 為了避免加密結(jié)果的偶然性，增加了解密功能；如果解密結(jié)果與原文不符，說(shuō)明加密不正確。Feistel 目 錄 論文 總頁(yè)數(shù)： 26頁(yè) 1 引言 ..................................................................... 1 2 KASUMI算法概述 ........................................................... 1 KASUMI算法的總體結(jié)構(gòu) ................................................. 1 KASUMI算法的組成函數(shù) ................................................. 2 f函數(shù) ............................................................ 2 FI函數(shù) ........................................................... 3 FO函數(shù) ........................................................... 3 FL函數(shù) ........................................................... 4 Sbox ............................................................. 4 KAUSMI算法的密鑰生成 ................................................. 5 KAUSMI算法的安全性 ................................................... 6 3 KASUMI算法流程 ........................................................... 7 密鑰產(chǎn)生 ............................................................