国际数据加密算法

上海交通大学教授来学嘉与瑞士学者James Massey联合提出的的算法

国际数据加密算法（IDEA）是上海交通大学教授来学嘉与瑞士学者James Massey联合提出的。它在1990年正式公布并在以后得到增强。这种算法是在DES算法的基础上发展出来的，类似于三重DES。发展IDEA也是因为感到DES具有密钥太短等缺点。IDEA的密钥为128位，这么长的密钥在今后若干年内应该是安全的。

基本信息

国际数据加密算法（IDEA，International Data Encryption Algorithm）是由研究员Xuejia Lai和James L. Massey在苏黎世的ETH开发的，一家瑞士公司Ascom Systec拥有其专利权。IDEA是作为迭代的分组密码实现的，使用128位的密钥和8个循环。通过支付专利使用费（通常大约是每个副本$6.00），可以在全世界广泛使用IDEA。这些费用是在某些区域中适用，而其它区域并不适用。IDEA被认为是极为安全的。使用128位的密钥，蛮力攻击中需要进行的测试次数与DES相比会明显增大，甚至允许对弱密钥测试。而且，它本身也显示了它尤其能抵抗专业形式的分析性攻击。

IDEA算法特点

类似于DES，IDEA算法也是一种数据块加密算法，它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。与DES的不同处在于，它采用软件实现和采用硬件实现同样快速。

由于IDEA是在美国之外提出并发展起来的，避开了美国法律上对加密技术的诸多限制，因此，有关IDEA算法和实现技术的书籍都可以自由出版和交流，可极大地促进IDEA的发展和完善。但由于该算法出现的时间不长，针对它的攻击也还不多，还未经过较长时间的考验。因此，尚不能判断出它的优势和缺陷。

算法简介

IDEA加密算法简介

IDEA（International Data Encryption Algorithm）在密码学中属于数据块加密算法（Block Cipher）类。IDEA使用长度为128bit的密钥，数据块大小为64bit。从理论上讲，IDEA属于“强”加密算法，至今还没有出现对该算法的有效攻击算法。

早在1990年，Xuejia Lai等人在EuroCrypt’90年会上提出了分组密码建议PES（Proposed Encryption Standard）。在EuroCrypt’91年会上，Xuejia Lai等人又提出了PES的修正版IPES（Improved PES）。目前IPES已经商品化，并改名为IDEA。IDEA已由瑞士的Ascom公司注册专利，以商业目的使用IDEA算法必须向该公司申请许可。

IDEA是一种由8个相似圈（Round）和一个输出变换（Output Transformation）组成的迭代算法。IDEA的每个圈都由三种函数：模（2^16+1）乘法、模2^16加法和按位XOR组成。

在加密之前，IDEA通过密钥扩展（Key Expansion）将128bit的密钥扩展为52个加密密钥EK（Encryption Key），然后由EK计算出解密密钥DK（Decryption Key）。EK和DK分为8组半密钥，每组长度为6Byte，前8组密钥用于8圈加密，最后半组密钥（4Byte）用于输出变换。IDEA的加密过程和解密过程是一样的，只不过使用不同的密钥（加密时用EK，解密时用DK）。

密钥扩展的过程如下：

1．将128bit的密钥作为EK的最初八个子密钥；

2．将前8byte循环左移25bit，得到下一六个子密钥，将这个过程循环7次；

3．在第7次循环时，取前4byte作为EK的最后4bit；

4．至此52byte的EK生成完毕。

密钥扩展的过程如表1所示，为了能够清楚的看出每个8Byte的关系，在表1中用粗线条将将每个8Byte划分开了.

IDEA算法相对来说是一个比较新的算法，其安全性研究也在不断进行之中。在IDEA算法公布后不久，就有学者指出：IDEA的密钥扩展算法存在缺陷，导致在IDEA算法中存在大量弱密钥类，但这个弱点通过简单的修改密钥扩展算法（加入异或算子）即可克服。在1997年的EuroCrypt’97年会上，John Borst等人提出了对圈数减少的IDEA的两种攻击算法：对3.5圈IDEA的截短差分攻击（Truncate Diffrential Attack）和对3圈IDEA的差分线性攻击（Diffrential Linear Attack）。但作者也同时指出，这两种攻击算法对整8.5圈的IDEA算法不可能取得实质性的攻击效果。目前尚未出现新的攻击算法，一般认为攻击整8.5圈IDEA算法唯一有效的方法是穷尽搜索128bit的密钥空间。

应用实例

目前IDEA在工程中已有大量应用实例，PGP（Pretty Good Privacy）就使用IDEA作为其分组加密算法；安全套接字层SSL（Secure Socket Layer）也将IDEA包含在其加密算法库SSLRef中；IDEA算法专利的所有者Ascom公司也推出了一系列基于IDEA算法的安全产品，包括：基于IDEA的Exchange安全插件、IDEA加密芯片、IDEA加密软件包等。IDEA算法的应用和研究正在不断走向成熟。

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