IDEA子密钥扩展算法及其与MD5混合加密算法的研究

摘要

从公元前2000年至今，作为信息安全重要领域之一的学科，密码学研究一直都未停止过，其在战争、军事等方面发挥不可替代的作用，有重要的研究意义。但因为计算机处理速度加快，密码破译方面的研究也飞速发展，导致到目前为止安全可行的密码算法少之又少，国家标准的密码体制更是寥寥无几。本文围绕两种现有的加密算法:IDEA(IDEA)和MD5(MD5)遇到的不安全挑战展开研究。
　　本文的研究工作主要包含以下几个方面:
　　第一，阐述密码学的课题发展历史、研究背景及研究意义，着重对密码学发展历史及其分类进行阐述。重点研究IDEA、MD5密码体制的实现过程，包含加密过程、密钥扩展算法、解密过程及算法安全性。
　　第二，针对IDEA弱密钥问题提出一种改进的子密钥扩展算法。首先通过对一组128位初始密钥位进行随机散列;然后根据得到的随机散列值利用同义词链地址法生成若干个无线性关系的子密钥，重复以上步骤直至生成52个子密钥。对照原来的IDEA子密钥扩展算法，解决了原子密钥扩展算法的差分-线性分析及相关子密钥攻击对IDEA算法造成的挑战，保证了IDEA密码算法的安全性。并且在程序实现可按受的效率范围内实现此算法。实验证明，该算法解决了IDEA密码算法的弱密钥问题，且在效率方面比往期改进后的子密钥扩展算法明显提高。
　　第三，针对MD5不安全及IDEA大明文下大密文空间的问题提出一种新的基于MD5和改进后的IDEA混合加密算法。首先将明文作为输入MD5算法的输入，通过MD5算法加密完成后输出密文;然后将输出的密文作为改进后IDEA密码算法的输入，根据改进后IDEA对其进行加密，加密完成后输出固定长度的密文。并且在程序实现可接受的效率范围内实现此算法。实验证明，当明文空间大于256bits时综合考虑算法效率、安全性及存储空间，混合加密算法优势明显。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 加密算法的研究现状及发展前景

1．2．1 研究现状

1．2．2 发展前景

1．3 本文主要工作

2 密码学基础知识

2．1．2 密码学发展史

2．2 IDEA算法详细介绍

2．2．1 IDEA算法描述

2．2．2 IDEA子密钥扩展算法

2．2．3 IDEA加密流程

2．2．4 IDEA解密流程

2．2．5 IDEA算法优点

2．2．6 IDEA算法缺点

2．2．7 IDEA常用攻击方法

2．3 MD5算法详细介绍

2．3．1 MD5算法描述

2．3．2 MD5加密流程

2．3．3 MD5算法安全分析

2．4 本章小结

3 IDEA子密钥扩展算法优化

3．1 IDEA子密钥扩展算法优化思想

3．2 IDEA子密钥扩展算法优化步骤

3．2．1 预备知识

3．2．2 改进的子密钥扩展算法

3．2．3 使用加密子密钥进行加密

3．2．4 使用加密子密钥进行解密

3．3 实验结果

3．3．1 实验环境

3．3．2 程序实现

3．3．3 实验结果

3．4 改进后加密算法分析

3．4．1 算法安全分析

3．4．2 算法效率分析

3．5 本章小结

4 基于MD5及改进后的IDEA的混合加密算法

4．1 混合加密算法实现思想

4．1．1 MD5碰撞攻击

4．1．2 IDEA存储空间

4．2 混合加密算法实现步骤

4．2．1 MD5加密

4．2．2 混合加密算法

4．3 实验结果

4．3．1 实验环境

4．3．2 程序实现

4．3．3 实验结果

4．4 混合加密算法分析

4．4．1 算法安全性分析

4．4．2 算法效率分析

4．4．3 算法密文空间分析

4．5 本章小结

5．1 论文总结

5．2 论文展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

致谢