【正文】 （ 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）。 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。 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。 [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。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。在 KASUMI 算法實(shí)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(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)點(diǎn)擊“獲取數(shù)據(jù)” 按鈕時(shí)，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(diǎn)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(shí)際密文，如圖 63；然后點(diǎn)擊“是否通過”按鈕比較實(shí)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(diǎn)擊“加密”按鈕的同時(shí)將計(jì)算出 KASUMI 函數(shù)運(yùn)行的時(shí)間，即 KASUMI 的加密速度，如圖 64。 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。 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(shí)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(shí)也要做相應(yīng)的交換。 d[0].b8[2] = (u8)(right 8)。 d[0].b8[0] = (u8)(right 24)。 left = left ^ temp。 right = right ^ temp。 left = (((u32)d[1].b8[0]) 24) + (((u32)d[1].b8[1]) 16) + (d[1].b8[2] 8) + (d[1].b8[3])。 DWORD_D *d。 d[1].b8[2] = (u8)(right 8) 。 d[1].b8[0] = (u8)(right24)。 temp = FL( temp , n++ ) 。 do { temp = FL( left , n ) 。 d = (DWUYA*)data。0x7]。0x7]。0x7],8)。0x7]。 } //通過 for 循環(huán)產(chǎn)生每一輪子密鑰 for( n=0。 ++n ) { key[n] = (u16)((k16[n].b8[0]8) + (k16[n].b8[1]))。 int n。輸入的數(shù)據(jù) indata 被分成兩個(gè) 16 位的部分， left 和 right，其中， indata = left || right 。 left = left ^ ROL16(b , 1) 。 //強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成 16 位，即取低 16 位 a = (u16) (left amp。并且 48 位的子密鑰分成 3 個(gè) 16 位的子密鑰，其中：KOi = KOi,1 || KOi,2 || KOi,3 KIi = KIi,1 || KIi,2 || KIi,3 對每一個(gè)整數(shù) j(1= j = 3),函數(shù) FO 第 j 次循環(huán)上的運(yùn)算定義如下： rightj=FI(leftj1 KOi,j,KIi,j) rightj1 leftj=rightj1 最后得到函數(shù) FO 的 32 比特的輸出 indata = left3||right3。 indata = (((u32)right) 16) + left。 right = right ^ left。 left = FI( left, KIi1[n] )。 注：這里為了節(jié)約紙張， S7 和 S9 表的內(nèi)容沒有給出，參見 Sbox FO 函數(shù)的程序?qū)崿F(xiàn) static u32 FO( u32 indata, int n ) { u16 left, right。//返回 16 位 } FI 函數(shù)包含一個(gè) 16 位的數(shù)據(jù)輸入 indata 和一個(gè) 16 位的子密鑰 subkey，輸入的 indata 被分成不等的兩部分，左半部分 nine 是 9 位，右半部分 seven 是 7 位，其中， indata = nine || seven 。 0x7F))。 nine = nine ^ (subkey amp。 //通過移位獲取 16 位數(shù)據(jù)的低 7 位 nine = (u16)(S9[nine] ^ seven)。 static u16 S9[] = {}。但是 這是按照本課程設(shè)計(jì)需要所設(shè)計(jì)的，本課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)不在于此。但是在本系統(tǒng)中增加了 KASUMI 算法的解密功能，因?yàn)槲乙ヲ?yàn)證 KAUSMI 算法程序是否正確。隨機(jī)產(chǎn)生明文和密鑰非 常方便，在隨機(jī)產(chǎn)生明文和密鑰的時(shí)候它不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，比如它不可能出現(xiàn)不符合要求的字符，也不可能出現(xiàn)長度不正確。當(dāng)正確輸入明文但沒有輸入密鑰的情況下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出一個(gè)模態(tài)對話框，提示用戶密鑰必須輸入 32 位，如圖 45。該系統(tǒng)是為了驗(yàn)證 KASUMI 算法的正確性，所以產(chǎn)生明文和密鑰有兩種方式：手動(dòng)輸入和隨機(jī)輸入。 解密模塊 解密模塊的主要作用是對密文進(jìn)行解密。 主控程序 主控程序在此方案中起到了一個(gè)中轉(zhuǎn)站的作用，它與每一個(gè)模塊都有密切的關(guān)系，就輸入接口而言，主控程序?qū)慕涌诮邮諗?shù)據(jù)（明文和密鑰），然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；接著把處理的數(shù)據(jù)傳遞給密鑰產(chǎn)生模塊，該模塊每 輪產(chǎn)生 8個(gè)子密鑰，然后傳遞給主控程序；接著主控程序?qū)⑻幚淼臄?shù)據(jù)與子密鑰傳遞給加密模塊，加密模塊又將加密后的結(jié)果傳遞給主控程序；最后主控程序?qū)⒓用芎蟮慕Y(jié)果通過輸出接口輸出。 KASUMI 算法程序?qū)崿F(xiàn)的加密解決方案 圖 41 KASUMI算法程序?qū)崿F(xiàn)加密解決方案 上圖為本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加密的解決方案，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)加密模塊和主控模塊。 圖 35 FL函數(shù)算法流程圖 按位與操 作 16 位輸入 KLi,1 異或 16 位輸入 左循環(huán)一位 按位或操 作 左循環(huán)一位 異或 左移 16 位 兩數(shù)相加 32 位輸出 FIi,1 KOi,1 16 位輸 入 異或 KIi,1 異或 16 位輸 入 FIi,1 KOi,2 異或 KIi,2 異或 FIi,1 KOi,3 異或 KIi,3 異 或 左移 16 位 兩數(shù)相加 32位輸 出 第 12 頁 共 26頁 4 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)是為驗(yàn)證 KASUMI 算法程序?qū)崿F(xiàn)而設(shè)計(jì)的。在 feistel 結(jié)構(gòu)中， FO 函數(shù)與 FL函數(shù)是相輔相成的，在不同的輪次，它們將作為另一個(gè)的參數(shù)進(jìn)行 傳遞。其中 S7 和 S9 是通過查表得到數(shù)據(jù)。 第 一輪與第二輪 第 三輪與第八輪 第 9 頁 共 26頁 KLi,2[n] 、 KOi,1[n]、 KOi,2[n]、 KOi,3[n]、 KIi,1[n]、 KIi,2[n]、 KIi,3[n] （ 1 = n= 8）。 。 。在 3GPP 組織的測評中， KASUMI 算法可以對抗目前的大部分密碼攻擊方法：差分密碼分析（差分選擇明文攻擊、差分相關(guān)密鑰攻擊、不可能差分攻擊），截?cái)嗖罘置艽a分析，高階差分密碼分析，線性密碼分析；而且對于使用儀器的攻擊：定時(shí)攻擊，簡單能量攻擊，差分能量攻擊也具有很好的安全性，尤其是 在 3G的特殊環(huán)境中。除了 S9，只要一個(gè)輸入比特改變，輸出比特都會(huì)改變。它的可證明安全性是來源于算法中的被證明具有可證明安全性的較小的構(gòu)成部件， Feistel 結(jié)構(gòu)的 KASUMI 算法正是通過重復(fù)迭代調(diào)用較小的函數(shù) FO和 FI 來保證其安全性。對信令數(shù)據(jù)（ MESSAGE）使用 f9 算法算出完整性消息認(rèn)證碼（ MAC1），將其附加在 MESSAGE 的后面，一起在無線鏈路上發(fā)送到接收端。 f8 算法是用來對 UE（移動(dòng)用戶設(shè)備）和 RNC（無線網(wǎng)絡(luò)控制器）之間的無線鏈路上的用戶數(shù)據(jù)和信令數(shù)據(jù)加密，以保證其安全性。 S9[] = { 第 5 頁 共 26頁 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, 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