【正文】 安全模型[7]如圖21所示，此時(shí)通信發(fā)送方通過公開信道將消息發(fā)送給接收方，我們要保證信息不被攻擊者所截獲、篡改等時(shí)，就涉及到信息安全的問題。6) 在算法模塊的基礎(chǔ)上，再對(duì)文件進(jìn)行加解密。4) 能夠用JAVA對(duì)算法進(jìn)行編程工作，并盡量考慮程序的優(yōu)化工作。2) A5/1加密算法的描述進(jìn)行充分的理解，精確理解算法的每一個(gè)步驟。A5/1算法是比較優(yōu)秀的加密算法，我們的工作可以為生活實(shí)踐提供一種加密工具，用來保護(hù)合法重要信息的安全性。這兩個(gè)方向都促進(jìn)了A5/1算法的有效性?，F(xiàn)在有很多關(guān)于A5/1加密算法改進(jìn)的研究，一般通過對(duì)密鑰流的產(chǎn)生進(jìn)行改進(jìn)。它已知的弱點(diǎn)是寄存器太短不能抗窮舉攻擊。GSM電話系統(tǒng)用A5流產(chǎn)生器去加密傳送在基站與移動(dòng)臺(tái)之間的數(shù)字用戶數(shù)據(jù)[5]。為了防止竊聽者能夠竊聽到用戶的通話，在用戶通信的GSM手機(jī)里采用了一套密碼系統(tǒng)和協(xié)議來提供身份驗(yàn)證和加密[4]。 A5/1加密算法的現(xiàn)狀GSM電話系統(tǒng)[3]是應(yīng)用最為廣泛的通信系統(tǒng)，A5/1加密算法是GSM電話系統(tǒng)中基本的加密算法，用來確保用戶傳輸信息的安全。所以，保證信息的安全是信息時(shí)代的迫切需要。信息安全問題，關(guān)系到國家社會(huì)的穩(wěn)定，企業(yè)的興衰。由于信息技術(shù)的發(fā)展和越來越廣泛的應(yīng)用，整個(gè)社會(huì)的運(yùn)作也越來越密切的依賴于信息技術(shù)，依賴于各種信息系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而隨著密碼學(xué)的飛速發(fā)展，信息化已成為人類社會(huì)發(fā)展的大趨勢，而且在如今的信息社會(huì)中，各個(gè)方向的行業(yè)都與信息息息相關(guān)的。 A5 / 1。convenient to use. It provides an easy and high effective way to operate.Keywords: GSM。safety of files. In the end, implementation ofeach step of in this algorithm. Achieve the A5/1 encryption algorithm through programming language. On this basis, improvement the algorithm, according to understood of the A5/1 encryption algorithm. In order to optimization algorithm, fully testthe A5/1 encryption algorithm, understandviewpointunderstand最后，為了能夠方便靈活的應(yīng)用A5/1加密算法，我對(duì)算法實(shí)現(xiàn)了界面化，使得其應(yīng)用起來簡單高效。根據(jù)對(duì)A5/1加密算法已有的理解，對(duì)代碼進(jìn)行充分的測試并繼續(xù)修改，從而優(yōu)化了算法。本論文中，主要是在對(duì)信息安全了解的基礎(chǔ)上，對(duì)A5/1加密算法進(jìn)行充分的研究，確切的理解算法的每一個(gè)步驟。由于A5/1加密算法具有硬件實(shí)現(xiàn)簡單、抗攻擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以它不僅可以應(yīng)用在GSM電話系統(tǒng)中，也可以在應(yīng)用方向上進(jìn)行推廣。現(xiàn)階段，針對(duì)A5/1加密算法進(jìn)行了可抵抗相關(guān)攻擊的改進(jìn)的研究。當(dāng)媒體是共享的時(shí)候,隱私和身份驗(yàn)證都將會(huì)丟失，除非利用一些方法來恢復(fù)它們。當(dāng)媒體是共享的時(shí)候，任何用戶都可以在此共享媒體上收聽或發(fā)送信息。A5/1加密算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)Design and implementationof A5 / 1 algorithm學(xué) 院：專 業(yè) 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)：學(xué) 生 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 2014 年 6 月摘 要GSM電話系統(tǒng)屬于應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是一種共享媒體，任何用戶都可以攔截網(wǎng)絡(luò)來獲取自己想知道的媒體信息。從而使得通信不再是私有的。這時(shí)，A5/1加密算法提供了相應(yīng)的方法，來恢復(fù)對(duì)隱私和身份驗(yàn)證的控制。針對(duì)算法的漏洞, 提出改進(jìn)的方法，來增強(qiáng)A5/1加密算法的安全性。例如，在A5/1加密算法改進(jìn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合雷達(dá)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)網(wǎng)數(shù)據(jù)保密通信的需要。通過程序語言對(duì)A5/1加密算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)。基于A5/1加密算法的通信信息加密功能，我將對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用推廣，達(dá)到實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的加密，保證文件的安全性的目的。 關(guān)鍵詞：GSM；移動(dòng)通信；A5/1；加密IAbstractGSM is most widely used cellular standard. Mobile network is the shared media, and any user of the media can intercept the network. When the media are shared, any one can listen to the media, or any one can transmit on the media. Thus munication is no longer private. When media are shared, privacy and authentication are lost unless some method is established to regain it. Cryptography provides the mean to regain control over privacy and authentication.At this stage, For A5/1 encryption algorithm, There are methods to improvement of A5/1 algorithm against correlation attack. For A5/1 encryption algorithm weakness, Proposed improved methods to enhance security of the A5/1 encryption algorithm. Because it is of easy hardware implementation and high antiattack feature. It not only can be used in GSM telephone system but also can be spread to other direction of application. For example, based upon improving the A5/1 encryption algorithm, concerning the requirement for radar network data munication, It can meet the demand of data encryption munication in radar network.In this paper, mainly on the basis of understanding of information security, fullytheofofexactlycode, continue to modify and improve code. Since the A5/1 encryption algorithm can not only encrypt the munication of information, promotion of its application, encryption of the files to guaranteethe interface of the A5/1 encryption algorithm to mobile munication。 encryptionIII目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 通信安全的重要性 1 A5/1加密算法的現(xiàn)狀 1 本論文工作的意義 2 本論文的主要工作 2第2章 A5/1加密算法 3 通信安全模型 3 流密碼 3 A5/1加密算法的描述 4 A5/1加密算法密鑰流的產(chǎn)生 5 A5/1加密算法的線性反饋移位寄存器 6 線性反饋移位寄存器 6 A5/1加密算法的線性反饋移位寄存器 9 基于線性反饋移位寄存器的鐘控規(guī)則 9第3章 A5/1加密算法實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)設(shè)計(jì) 11 算法函數(shù) 11 算法的詳細(xì)設(shè)計(jì) 11 模2運(yùn)算 11 擇多原則 13 LFSR的移位操作 14 帶鐘控的LFSR操作 15 密鑰流的初始化 17 輸出位的獲取 20 獲取密鑰流 21 加解密 22 輸出16進(jìn)制形式的明密文 23第4章 測試 25第5章 加密文件 26 計(jì)數(shù)器(CTR)模式 26 加密文件的詳細(xì)設(shè)計(jì) 27第6章 A5/1加密算法界面化 30 界面的功能介紹 30 流程圖 30 界面效果圖 33第7章 結(jié)論 36參 考 文 獻(xiàn) 37致 謝 39附 錄 40II第1章 緒論 通信安全的重要性在過去，密碼學(xué)是軍隊(duì)獨(dú)家專有的領(lǐng)域，許多國家的安全機(jī)構(gòu)將大量的財(cái)力投入到自己的通信中，同時(shí)又千方百計(jì)地去破解別人的通信。因此，應(yīng)用密碼學(xué)去保證信息安全也變得越來越重要[1]。例如國家的政治運(yùn)動(dòng)、公司的市場策略、私人的信息數(shù)據(jù)這些都是秘密的。這不僅得到了政府部門、金融部門重視，而且企業(yè)事業(yè)單位和個(gè)人也越來越重視這一問題。如何保護(hù)信息不被竊取、篡改、破壞等已成為當(dāng)今社會(huì)普遍關(guān)注的重大問題之一[2]。對(duì)于大多數(shù)的人來說，手機(jī)安全和通話隱私已經(jīng)成為日常問題。加密是在移動(dòng)通訊中保護(hù)用戶信息和防止欺詐行為非常重要的技術(shù)。關(guān)于A5/1加密算法，它的基本思想是好的，效率非常高。帶有較長的寄存器和稠密反饋多項(xiàng)式的A5/1加密算法的變型是安全的。也有根據(jù)算法的弱點(diǎn)，研究算法的攻擊方法[6]。 本論文工作的意義 每個(gè)加密算法都有它的優(yōu)缺點(diǎn)，相比較而言，對(duì)稱密鑰算法要比非對(duì)稱密鑰算法快很多，如果想實(shí)現(xiàn)非常高的傳輸速率，就必須選擇對(duì)稱密鑰算法進(jìn)行加密。 本論文的主要工作本論文的主要工作有：1) 對(duì)通信安全的意義和實(shí)施辦法有初步的了解。3) 完成算法的詳細(xì)設(shè)計(jì)。5) 對(duì)代碼進(jìn)行充分的測試，給出相應(yīng)的測試結(jié)果，保證算法的正確性。7) 對(duì)以上算法進(jìn)行界面化，使得操作更加方便。首先，要對(duì)通信的發(fā)送方所發(fā)送的消息進(jìn)行安全轉(zhuǎn)換，如加密、簽名等技術(shù)，接收方在接收時(shí)進(jìn)行相關(guān)的逆變換，如解密、驗(yàn)證簽名等。從而保證了信息的安全。將圖21中的消息加密為安全消息。 (21)其中，是密文串，是明文，是加密函數(shù)。因此主要應(yīng)用于對(duì)信息時(shí)效性要求較高的軍事、外交、無線通信等領(lǐng)域。有以上介紹可知，流密碼含有以下幾種內(nèi)容：a) 明文，需要進(jìn)行安全轉(zhuǎn)換的信息。c) 秘鑰，用來產(chǎn)生秘鑰流的信息。e) 密鑰流生成器，用秘鑰產(chǎn)生密鑰流的函數(shù)方法。此時(shí)需要密鑰流。此時(shí)需要密鑰流。初始向量是64比特的會(huì)話密鑰和22比特的幀序列號(hào)。這樣，會(huì)生成唯一的 228 bit 密鑰流控制兩個(gè)方向的信道, 每個(gè)方向的 114比特密鑰流與114比特的明文/密文進(jìn)行異或運(yùn)算, 產(chǎn)生114比特密文/明文。圖22 A5/1加密算法 A5/1加密算法密鑰流的產(chǎn)生密鑰流的生成[12]可以21分成三個(gè)階段，第一階段，3個(gè)移位寄存器初始全部設(shè)置為０，然后在64個(gè)周期內(nèi)，將每個(gè)線性反饋移位寄存器都移位64次（不帶鐘控），每次移位后將密鑰k[i]( i=0, 1, 2,..., 63)與每個(gè)線性反饋移位寄存器的最低位比特異或；之后，在22個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，將每個(gè)線性反饋移位寄存器都移位22次（不帶鐘控），每次移位后將22比特幀序列F[i](i=0, 1, 2, ..., 21)與每個(gè)線性反饋移位寄存器的最低位比特異或；記第一階段后的內(nèi)部狀態(tài)為S1。記此時(shí)的內(nèi)部狀態(tài)為S2。R1，R2，R3的最高位異或生成228比特的密鑰流，應(yīng)用于加/解密明/密文流。圖23 A5/1加密算法結(jié)構(gòu)圖 A5/1加密算法的線性反饋移位寄存器 線性反饋移位寄存器在流密碼中，對(duì)于需要加密的一組明文，通過密鑰流的控制來加密明文，密鑰流的一位加密明文的一位，因此實(shí)現(xiàn)了一次一密。在實(shí)際應(yīng)用中，密鑰流是一個(gè)偽隨機(jī)序列（看起來是隨機(jī)序列，不能夠重復(fù)產(chǎn)生，實(shí)際上只是它的序列周期足夠長，長到在實(shí)際應(yīng)用中能夠滿足在相當(dāng)長的有限序列內(nèi)都不是周期性的）。下面，詳細(xì)介紹一種流秘鑰生成器移位線性反饋移位寄存器。自電子時(shí)代開始以來，軍事密碼學(xué)就已經(jīng)使用基于移位寄存器的序列碼。其中，移位寄存器是一個(gè)位序列，位是移位寄存器長度的單位，如果是n位長，則為n位移位寄存器。這樣最左端的位被舍去，最右端的位需要更新，根據(jù)寄存器中其他位計(jì)算得到最右端的位。圖24 反饋移位寄存器線性反饋移位寄存器(Linear Feedback Shift Register, LFSR)(如圖25所示)是反饋移位寄存器的一種，反饋函數(shù)和寄存器中的某些位進(jìn)行異或，這些位被稱為抽頭序列(tap sequence)