【導(dǎo)讀】為了對3G系統(tǒng)提供安全性，3G的國際組織3GPP（3rdGeneration. f8算法是加密算法，f9是完整性算法，這兩個算法都是基于KASUMI算法的。法；詳盡介紹KASUMI算法的原理、組成部分以及怎樣在VC中實現(xiàn)。

　　

【正文】 temp = FO( right, n ) 。 temp = FL( temp , n++ ) 。 left = left ^ temp 。 }while( n=7 )。//feistel 循環(huán)結(jié)構(gòu) d[0].b8[0] = (u8)(left 24) 。 d[1].b8[0] = (u8)(right24)。 d[0].b8[1] = (u8)(left 16) 。 d[1].b8[1] = (u8)(right 16) 。 d[0].b8[2] = (u8)(left 8) 。 d[1].b8[2] = (u8)(right 8) 。 d[0].b8[3] = (u8)(left) 。 d[1].b8[3] = (u8)(right) 。 } f 函數(shù)的程序?qū)崿F(xiàn) (解密時的函數(shù) ) void JieMiKasumi( u8 *dataj ) { u32 left, right, temp。 DWORD_D *d。 int n。 d = (DWORD_D*)dataj。 right= (((u32)d[0].b8[0]) 24) + (((u32)d[0].b8[1]) 16) + (d[0].b8[2] 8) + (d[0].b8[3])。 left = (((u32)d[1].b8[0]) 24) + (((u32)d[1].b8[1]) 16) + (d[1].b8[2] 8) + (d[1].b8[3])。 n = 0。 do{ 第 20 頁 共 26頁 temp = FO( left, (7n))。 temp = FL( temp, (7n))。 right = right ^ temp。 n++。 temp = FL( right, (7n))。 temp = FO( temp, (7n))。 left = left ^ temp。 n++。 }while( n = 7 )。 //feistel 循環(huán)結(jié)構(gòu) d[1].b8[0] = (u8)(left 24)。 d[0].b8[0] = (u8)(right 24)。 d[1].b8[1] = (u8)(left 16)。 d[0].b8[1] = (u8)(right 16)。 d[1].b8[2] = (u8)(left 8)。 d[0].b8[2] = (u8)(right 8)。 d[1].b8[3] = (u8)(left)。 d[0].b8[3] = (u8)(right)。 } KASUMI 算法加密時的 f 函數(shù)與解密時的 f 函數(shù)從表面看似乎是相同的，但是從它的流程去分析就能看出他們的不同點。 KASUMI 算法是 feistel 結(jié)構(gòu)的，對于 feistel 結(jié)構(gòu)的加密算法，其解密時都是通過密鑰與密文異或就得到了原文，但是在 KASUMI 算法中，在第八輪 feistel 結(jié)構(gòu)循環(huán)后，其左右的輸出再一次進(jìn)行了交換，所以在解密時也要做相應(yīng)的交換。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。其次是在解密時應(yīng)該從 feistel 結(jié) 構(gòu)的第八輪開始解密，即：與加密時的輪次相反。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。 6 軟件整體 測試 與系統(tǒng)缺陷 軟件測試環(huán)境配置 CPU:AMD Athlon(tm) XP 2021+,； 內(nèi)存： 512M； 軟件測試界面介紹 圖 61為系統(tǒng)測試的主界面，也是唯一界面。簡單的可以分為三個部分：獲取數(shù)據(jù)部分、數(shù)據(jù)對比部分和操作部分；獲取數(shù)據(jù)部分主要是用于顯示測試KASUMI 函數(shù)的數(shù) 據(jù)，這一組數(shù)據(jù)通過讀文件操作，從 文件中讀取。數(shù)據(jù)對比部分主要是用于比較獲取的密文與由獲取的明文和密鑰加密得到的實際密文，如果相同則說明正確，反之則不正確。操作部分主要是由幾個 BUTTON 按 第 21 頁 共 26頁 鈕組成，通過獲取 onClick 事件，進(jìn)行相應(yīng)的操作與顯示。當(dāng)點擊“獲取數(shù)據(jù)” 按鈕時，將從 文件中獲取測試案例，分別獲取明文、密鑰和密文，如圖 62；然后點擊“加密”按鈕調(diào)用 KASUMI 函數(shù)對獲取的明文和密鑰進(jìn)行加密，得到實際密文，如圖 63；然后點擊“是否通過”按鈕比較實際密文與獲取的密 文是否相同，相同則通過，即正確；反之則不正確，如圖 64和如圖 65；在點擊“加密”按鈕的同時將計算出 KASUMI 函數(shù)運行的時間，即 KASUMI 的加密速度，如圖 64。 圖 61 系統(tǒng)測試主界面 圖 62 獲取數(shù)據(jù) 圖 63 加密并顯示運行時間 圖 64驗證通過 圖 65驗證沒通過 第 22 頁 共 26頁 軟件測試結(jié)果 軟件的加密速度 表 61 循環(huán)次數(shù)為 10000的平均耗時 次數(shù) 運行時 間（毫秒） 單次耗時（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 次數(shù) 運行時間（毫秒） 單次耗時（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?？斓模?第 23 頁 共 26頁 具不完全統(tǒng)計， KASUMI 加密函數(shù)的時間在 3微妙左右。 KASUMI 算法加密 /解密案例 加密案例 表 63 加密案例 明文 密鑰 密文 4e14604d6eade07b a713be5e6625457fc70571005404f46e 52cef0c61121d09e 5a3c5d78ee440a0e 86bb04f8ea00bc180e64b7cf257a72d9 335047f13d528e8c 033d1c41c368f0e4 aa2ecf30dbe09cdf47e8b115c2278786 97a53f13b90a2e37 b26f6fa212021c efee06320ecc3e92fc4f83f3c519b2ba 8b9f35e14507d96d f994fb1da12061b9 9e12efbf956468c732d3f4aa172cc5c8 67146b9657de6a00 11c621ac2041f0e3 4d56d83d2c0da2ed78676551794ee8d5 35bfe2d3560a0503 b4c98680341ae98b e1483d0130d69b85fee43e35e66d2b55 d0047d1165204236 312edb02ac67995a 7ebd8292a8233b5431083e92a8c86a6a 8b9f35e14507d96d 60160344824ceac6 9c95bad57e089cd061a7692e1464d9f9 48c09b511087cc54 8461dd2ab8f55f15 b0e083abb4b1f21f253375f4b7e299b0 398081f81e9bb5f7 解密案例 表 64 解密案例 密文 密鑰 原文 fc86757124b38010 8387276f3c2b2b1ba44beff1a6b2b18a 949887d5bf94af71 fa212021c88d3ea0 cea28977ddc18ba68f6cab7c5fd58c43 7fc0840854662ea1 aa5519855f1677d6 3146cc73679e13d2ac8ca3bc0e2b1ecf 276de10108a1691b 877b58eff6bff8f3 4bfca16efaf346f986d2b91f58ea7e2a f0faaa3371173517 27af316c8d483229 fa2f9aeb818c802fbc662ac5aa0d9138 ad97eae782c4b55c 04d57fc624e0b246 d856d8452824004c7d47b7c241006012 615eb8706e1dd295 4bfa0b42b3f19878 1e7b64b1c735e57e71f2369b3d9b510e edcde6e80ef80803 55a0f02d5656cbaf 282049ac6a8a18955b483cfe875bc169 8f8cb9df492bbbc6 33c63e97fdee5bcc 33c63e97fdee5bcc369e4261d11a21c5 7b16c4831625e6f3 4b0874257c0feaf6 1e89ce95804337fc95973c7fd608d563 618c68f0a563ecdb 系統(tǒng)缺陷 由于本設(shè)計時間及水平有限，在各方便都存在一定的不足： (1)、界面簡單，功能少； (2)、不能對文件進(jìn)行加密； 第 24 頁 共 26頁 (3)、輸入字符受限。 結(jié) 論 通過本次課題的研究，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。在 KASUMI 算法實現(xiàn)的過程中，掌握了一些 VC開發(fā)的技巧，為以后的工作打下了扎實的基礎(chǔ)。在課題研究前期，我在網(wǎng)上 和圖書館查找了許多資料，做了許多前瞻性的信息收集，而且做好了整個項目的需求分析，時間規(guī)劃，為項目擬定了一個比較合理的開發(fā)計劃，所以我始終能夠把握系統(tǒng)進(jìn)展的方向，掌握了總體設(shè)計上的主動性。在系統(tǒng)代碼編寫過程中應(yīng)該具有良好的編程習(xí)慣，耐心并細(xì)致地去對待設(shè)計，代碼編寫中盡量減少過失性出錯，提高項目設(shè)計開發(fā)的效率。在課題研究過程中遇到了很多困難，在我的指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，問題得以不斷的修正，最終得到解決。在此對我的指導(dǎo)老師表示衷心的感謝！ 參考文獻(xiàn) [1]Valtteri Niemi Kaisa Nyberg著 .UMTS安全 [M].北京：中國鐵道出版社 ,2021。 [2]譚浩強 .C程序設(shè)計（第二版） [M].北京：清華大學(xué)出版社 1999。 [3] David ． Visual C++ 技術(shù)內(nèi)幕 [M]．北京：清華大學(xué)出版社， 1999。 [4]戴鋒． Visual C++程序設(shè)計基礎(chǔ) [M]．北京：清華大學(xué)出版社， 2021。 [5]Beck Zaratian 著 .希望 圖書創(chuàng)作室譯 .Microsoft Visual C++ Programmer’ s Guide[M].Microsoft出版社， 1998。 [6] 毛光燦 .3G 核心加密算法 KASUMI 算法 [J].通信技術(shù) ,2021 (11):9294。 [7] 馬炯 .分組密碼算法 KASUMI 及其在 WCDMA 中的應(yīng)用 [J].信息安全與通信保密 ,2021,2:123126。 [8] 趙雪 .3GPP算法 KASUMI 的一種高速硬件實現(xiàn) [J].通信技術(shù) ,2021。 第 25 頁 共 26頁 致 謝 本文是在 吳震 老師的熱情關(guān)心 和指導(dǎo)下完成的，他淵博的知識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)使我受益匪淺，對順利完成本課題起到了極大的作用。在此向他表示我最衷心的感謝！ 最后向在百忙之中評審本文的各位專家、老師表示衷心的感謝！ 作者簡介 姓名：鄔小洪 性別：男 出生年月： 1984 年 2 月 民族：漢 Email: 第 26 頁 共 26頁 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。文中除 了特別加以標(biāo)注地方外，不包含他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得成都信息工程學(xué)院或其他教學(xué)機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。除非另有說明，本文的工作是原始性工作。 關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)和研究成果知識產(chǎn)權(quán)的說明 本人完全了解成都信息工程學(xué)院有關(guān)保管使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括： （ 1）學(xué)校有權(quán)保管并向有關(guān)部門遞交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件。 （ 2）學(xué)校可以采用影印、縮印或其他復(fù)制方式保存學(xué)位論文。 （ 3）學(xué)校可以學(xué)術(shù)交流為目的復(fù)制、贈送和交換學(xué)位論文。 （ 4）學(xué)?？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱。 （ 5）學(xué)?？梢?公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容（保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定）。 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。 特此聲明！