admin 在信息安全保密日益严峻的形势下，信息的存储安全作为信息安全的一个重要方面，被关注的程度远远不够。信息加密技术作为信息安全最有效的方法之一，可通过不同的加密算法来实现，而加密算法的选取直接影响信息的安全程度，那么我们今天就来给大家介绍一下IDEA加密算法是如何通过编程实现的。
一、IDEA加密算法
1、IDEA加密算法简介
IDEA是一种数据块加密算法，加密的数据块为64 b，密钥长度是128 b。该加密算法在硬件和软件上均可高速进行加解密，而且加密过程与解密过程相同，仅加密密钥与解密密钥不同，他设计了一系列加密轮次，每轮加密都使用从完整的加密密钥中生成的一个子密钥，被认为是目前世界公开的最好最安全的加密算法。虽然密码分析者能对轮数减少的变形做一些分析工作，这么长的密钥在今后若干年内应该是安全的。
IDEA加密算法既用混乱又用扩散，他的设计原则是一种来自于不同代数群的混合运算，且这个代数群进行的运算，无论用硬件还是软件都易于实现；算法输入的64位数据被分成4个16位子分组作为第一轮的输入，总共有8轮迭代。在每一轮中，相互间进行运算同时也与6个16位的子密钥进行运算（每轮均不同），最后还与4个16位的子密钥进行输出变换，产生输出，其中共52个16位的子密钥参与运算。整个算法包括3部分：
（1）子密钥的产生
输入：128 b密钥；
输出：52个16 b的子密钥。
（2）加密过程
输入：52个子密钥和64 b数据；
输出：64 b数据。
（3）解密过程
IDEA加密算法的加密过程与解密过程的子密钥不相同，且二者是一一对应的。
2、IDEA加密算法子密钥的生成
IDEA共需要52个子密钥，每一个有16 b，由128 b密钥生成。自密钥将128 b分成8组，每组16 b，得到k1，k2，…，k8；将128 b循环左移25位后做16 b分组，得到子密钥k9，k10，…，k16；再将这128 b循环左移25位后做同样的分组得到子密钥k17，k18，…，k24；以此类推，直到生成所有的子密钥。
3、IDEA加密算法加密过程
该加密算法中密钥为128 b，明文分组长度是64 b。64 b被分为4个16 b的子块：X1，X2，X3，X4作为第一轮的输入，每一轮中，将4个输入子块与6个16 b子密钥分别做模2的16次方加法、模2的16+1次方的乘法、异或操作，得到4个输出作为下一轮的输入。如此共进行8轮，最后用4个子密钥作输出变换。其整体结构如图1所示。
每一轮的迭代运算步骤如下：
（1） X1和第1个子密钥块做乘法运算；
（2）X2和第2个子密钥块做加法运算；
（3）X3和第3个子密钥块做加法运算；
（4） X4和第4个子密钥块做乘法运算；
（5）步骤（1）和步骤（3）的结果做异或运算；
（6）步骤（2）和步骤（4）的结果做异或运算；
（7）步骤（5）的结果与其本身做乘法运算；
（8）步骤（6）和步骤（7）的结果做加法运算；
（9）步骤（8）和步骤（6）的结果做乘法运算；
（10）步骤（7）和步骤（9）的结果做加法运算；
（II）步骤（3）和步骤（9）的结果做异或运算，
（12）步骤（2）和步骤（10）的结果做异或运算；
（13）步骤（4）和步骤cio）的结果做异或运算。
结果的输出为步骤（10），步骤（1 1），步骤（12），步骤（13）的运算结果。第8轮结束后，最后输出变换有四步：
（1） X1和第1个子密钥块做乘法运算；
（2） X2和第2个子密钥块做加法运算；
（3） X3和第3个子密钥块做加法运算；
（4） X4和第4个子密钥块做乘法运算。
4、IDEA加密算法解密过程
IDEA加密算法在硬软件上均可高速进行加解密，其中的加解密子密钥关系如下：
其中；-Zi表示Zi，模216的加法逆元，即- Zi+Zi≡_mod 216，Zi-1表示Zi模216 +1的乘法逆元，即- ZiZi≡0 mod 216+1。
由上表可见：解密的子密钥块是由加密子密钥的加法逆或乘法逆构成的。解密密钥可以通过查表法获得。
二 、IDEA加密算法的编程实现
编程实现的加解密思路是：先读入要加密的文件，统计实际文件的长度，依次分块读出数据，从文件中读出的最后一批数据，长度可能会等于0，所以要先判断，若不为0定有8B以上的空间，将文件的长度存于最后8字节中，文件加密、解密完后将明文写入文件中。
1、子密钥的生成
将128 b分成8组，再循环左移25位后做16 b分组，依次类推，直到生成所需的52个子密钥。其关键代码如下：
INT32 idea makekey（ULONG32 *inkey, ULONG16 *outkey） ／*子密钥的生成*／
{
ULONG32 i,j,k；
ULONG16 Pkey=（ULONG16）inkey*for（i- O*i<6I i++）
{
k - i<<3；
for（j一O;j<8lj++） ／*生成8组密钥*／
{
outkey[k+j]=Pkey[j]
}
}
key leftmove （inkey）；
1* 128位密钥左环移25位*／
}
for（i=O;i<4;i++）
{
outkey[48+i]=Pkey[i];
}
return SUCCESS;
}
outkey[48+i] = Pkey[i],
}
return SUCCESS;
INT32 key leftmove（ULONG32*inkey）／*密钥左环移25位*／
{
ULO NG32 itmpfirst一O,itmp=0;
ULONG32 i；
inkey[0]=（inkey[0]<<25）J（inkey[0]>>7）;
／*取低25位，因为前面已经做了环移，原始的低7位已经移到了高位，保存*／
itmpfirst=inkey[0]&Oxlffffff;
inkey[0]＆=Oxfe000000;
／*低25位清0*/
for（i=lii<4；i++）
{
inkey[i]=（inkey[i]<<25）I（inkey[i]>>7）;
itmp= inkey[i] & Oxlffffff;
inkcy[i-1]1= itmp;
inkey[i] &= Oxfe000000;
inkey[i-1]1- itmpfirst*
／*低25位清o*/
／*把最高25位移到最低25位*／
return SUCCESS;
2、实现加密的代码
将明文4个子块与6个子密钥分别做模2的16次方的加法、模2的16+1次方乘法、异或操作，得到4个输出作为下一轮的输入，进行8轮迭代，再将4个子密钥做输出变换。其源代码如下：
INT32 idea enc（ ULONG16*data,ULONG16*outkey）
/*加密*/
{
ULONG32 i；
ULONG16 tmp；
if（NULL==data I I NULL==outkey）
{
return FAIL;
}
for（i-0；i<48Ii+=6） /*8轮变换*／
{
handle data（ data ,&outkey[i]）;
／*轮变换函数*／
／*交换中间两个*／
tmp=data[1];
data[1]=data[2];
data[2]=tmp;
}
tmp=data[l1];
／*最后一轮不交换*／
data[1]=data[2],
data[2]=tmp*
data[0]=MUL（data[0],outkey[48]）;
／*（a*b）*／
data[1]+=outkey[49]；
data[2]+=outkey[50],
data[3]一MUL（data[3],outkey[51]）;
return SUCCESS;
}
3、解密过程的实现
解密过程是加密过程的逆，只是子密钥不同而已，其实现的源代码如下：
INT32 idea dec（ ULONG16* data, ULONG16 * outkey）ULONG32 i；
ULONG16 tmp;
if（NULL==data I I NULL=;outkey）
{
return FAIL+
}
for（i=O;i< 48;i+-6）/*8轮*／
{
handle data（ data ,&outkey[il）;
／*交换中间两个*／
tmp - data[1];
data[1] = data[2l;
data[2] = tmp;
tmp= data[1];
/*最后一轮不交换 */
data[1] = data[2];
data[2] = tmp;
data[0] = MUL（data[Ol,outkey[48J） ;
data[1] += outkey[49] ;
data[2] += outkey[50];
data[3] = MUL（data[3],outkey[51]）;
return SUCCESS;
}
4、求乘法逆元
IDEA加密算法中对实现速度影响最大的是模乘部分，即求乘法逆元，该算法中利用辗转相除法来求得逆元，提高了整个加密算法的执行效率：
INT 32 i—1,i=O,c=a,x,y;
INT 32 b=maxin;
While （c!=0）
{
x-b/c
}
y=b-x*c;
b=c;
c=y；
y=j;
j=i-j*x；
i=y；
}
IDEA加密算法加密速度快，密钥产生方法简单，硬件、软件均容易实现。该加密算法若采用搜索破译要2的128次方大约10的38次方次试探，8轮迭代使得没有任何捷径破译，对于差分和线性攻击是安全的，若将字节有16 b增至32 b，密钥长度应相应长256 b，采用232模加，232 +1模乘，则可进一步强化IDEA加密算法。
小知识之变换函数
在化石群各属种含量定量分析的基础上，通过数理统计技术确定的生物组合与古温度之间的定量函数关系。
