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譯者：安智平（fivestar   anzp@xanet.edu.cn）
譯文發布時間：2001－4－12
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Category: Informational                  Mitsubishi Electric Corporation
                                                           November 2000

RFC2994 MISTY1加密算法描述


本備忘錄狀態
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版權聲明
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摘要
本文檔描述了一個密鑰加密系統MISTY1，它用128位密鑰對64位數據進行不確定輪回的加密。文檔分為兩部分：密鑰產生部分和數據隨機化部分。

目錄
1 簡介	1
2 算法描述	2
2．1 名詞	2
2．2 密鑰產生部分	2
2．3 數據隨機化部分	2
3 對象標識符	6
4 安全問題	7
5 法律問題	7
6 參考資料	7
7 作者聯系方法	8
附錄A － MISTY1加密數據舉例:	8
版權說明	8
鳴謝	9

1 簡介
本文檔描述了一個密鑰加密系統MISTY1，它用128位密鑰對64位數據進行不確定輪回的加密。它在設計時就采用了經證實可以抵抗密碼微分分析和線性分析的安全理論，而且它實現了在硬件環境和軟件環境下都比較高的加密速度。考慮加密強度和速度的原因，建議在絕大多數加密時，使用8個輪回。
我們的實現表明MISTY1以CBC模式，在PentiumII/266MHz 和 PA-7200/120MHz上分別能以57Mbps 和 40Mbps的速度對數據進行8個輪回的加密。我們用0.8微米CMOS陣列實現了一個大規模集成電路原做了一個原型，加密速度達到了512Mbps。
2 算法描述
算法可以分為兩部分，一部分是密鑰產生部分，另一百分是數據隨機化部分。密鑰產生部分根據128位的輸入密鑰，產生128位的擴展密鑰。數據隨機化部分輸入64位的數據進行混合，也就是所謂的加密。
2．1 名詞
在本文檔中為了描述算法，使用了一些運算符。＋表示兩個元素的相加，*表示乘。/表示取相除的商，％表示取余數。&表示按位進行與運算。|表示按位進行或運算。^表示按位進行異或運算。<<表示逐位左移運算，>>表示逐位右移運算。
2．2 密鑰產生部分
密鑰產生部分包括以下操作。
for i = 0, ..., 7 do
       EK[i] = K[i*2]*256 + K[i*2+1];
   for i = 0, ..., 7 do
   begin
       EK[i+ 8] = FI(EK[i], EK[(i+1)%8]);
       EK[i+16] = EK[i+8] & 0x1ff;
       EK[i+24] = EK[i+8] >> 9;
   end
K為輸入密鑰，K[i]代表K的一個元素，分別包含了輸入密鑰的8位。EK表示擴展密鑰，同樣EK[i]代表EK的一個元素，分別包含了擴展密鑰的16位。輸入數據K[0]， ...， K[15]被拷貝到EK[0]， ...， EK[7]。擴展密鑰由函數FI從EK[0]， ...， EK[7]中產生，并存儲在EK[8]， ...， EK[15]中。函數FI在下面進行描述。
2．3 數據隨機化部分
數字隨機化部分使用了兩種函數，FO和FL。函數FO調用函數FI。密鑰擴展部分也使用函數FI。FI函數使用兩個S盒，S7和S9。下面對每個函數進行描述。
函數FO有兩個參數。一個是FO_IN，是32位的輸入數據。另外一個是EK的下標k。FO返回一個32位的數據FO_OUT。
FO(FO_IN, k)
   begin
       var t0, t1 as 16-bit integer;
       t0 = FO_IN >> 16;
       t1 = FO_IN & 0xffff;
       t0 = t0 ^ EK[k];
       t0 = FI(t0, EK[(k+5)%8+8]);
       t0 = t0 ^ t1;
       t1 = t1 ^ EK[(k+2)%8];
       t1 = FI(t1, EK[(k+1)%8+8]);
       t1 = t1 ^ t0;
       t0 = t0 ^ EK[(k+7)%8];
       t0 = FI(t0, EK[(k+3)%8+8]);
       t0 = t0 ^ t1;
       t1 = t1 ^ EK[(k+4)%8];
       FO_OUT = (t1<<16) | t0;
       return FO_OUT;
   end.
函數FI有兩個參數。一個是FI_IN，是16位的輸入數據。另外一個是FI_KEY，是EK的一部分，也是16位。FI返回一個32位的數據FI_OUT。
FI(FI_IN, FI_KEY)
   begin
       var d9 as 9-bit integer;
       var d7 as 7-bit integer;
       d9 = FI_IN >> 7;
       d7 = FI_IN & 0x7f;
       d9 = S9TABLE[d9] ^ d7;
       d7 = S7TABLE[d7] ^ d9;
       ( d7 = d7 & 0x7f; )
       d7 = d7 ^ (FI_KEY >> 9);
       d9 = d9 ^ (FI_KEY & 0x1ff);
       d9 = S9TABLE[d9] ^ d7;
       FI_OUT = (d7<<9) | d9;
       return FI_OUT;
   end.
表S7和表S9分別為S盒子S7和S9的查找表。下面是表S7和表9的16進制形式。
表S7:
        0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
   00: 1b 32 33 5a 3b 10 17 54 5b 1a 72 73 6b 2c 66 49
   10: 1f 24 13 6c 37 2e 3f 4a 5d 0f 40 56 25 51 1c 04
   20: 0b 46 20 0d 7b 35 44 42 2b 1e 41 14 4b 79 15 6f
   30: 0e 55 09 36 74 0c 67 53 28 0a 7e 38 02 07 60 29
   40: 19 12 65 2f 30 39 08 68 5f 78 2a 4c 64 45 75 3d
   50: 59 48 03 57 7c 4f 62 3c 1d 21 5e 27 6a 70 4d 3a
   60: 01 6d 6e 63 18 77 23 05 26 76 00 31 2d 7a 7f 61
   70: 50 22 11 06 47 16 52 4e 71 3e 69 43 34 5c 58 7d
表S9
0    1   2   3   4   5   6   7   8   9   a   b   c   d   e   f
   000: 1c3 0cb 153 19f 1e3 0e9 0fb 035 181 0b9 117 1eb 133 009 02d 0d3
   010: 0c7 14a 037 07e 0eb 164 193 1d8 0a3 11e 055 02c 01d 1a2 163 118
   020: 14b 152 1d2 00f 02b 030 13a 0e5 111 138 18e 063 0e3 0c8 1f4 01b
   030: 001 09d 0f8 1a0 16d 1f3 01c 146 07d 0d1 082 1ea 183 12d 0f4 19e
   040: 1d3 0dd 1e2 128 1e0 0ec 059 091 011 12f 026 0dc 0b0 18c 10f 1f7
   050: 0e7 16c 0b6 0f9 0d8 151 101 14c 103 0b8 154 12b 1ae 017 071 00c
   060: 047 058 07f 1a4 134 129 084 15d 19d 1b2 1a3 048 07c 051 1ca 023
   070: 13d 1a7 165 03b 042 0da 192 0ce 0c1 06b 09f 1f1 12c 184 0fa 196
   080: 1e1 169 17d 031 180 10a 094 1da 186 13e 11c 060 175 1cf 067 119
   090: 065 068 099 150 008 007 17c 0b7 024 019 0de 127 0db 0e4 1a9 052
   0a0: 109 090 19c 1c1 028 1b3 135 16a 176 0df 1e5 188 0c5 16e 1de 1b1
   0b0: 0c3 1df 036 0ee 1ee 0f0 093 049 09a 1b6 069 081 125 00b 05e 0b4
   0c0: 149 1c7 174 03e 13b 1b7 08e 1c6 0ae 010 095 1ef 04e 0f2 1fd 085
   0d0: 0fd 0f6 0a0 16f 083 08a 156 09b 13c 107 167 098 1d0 1e9 003 1fe
   0e0: 0bd 122 089 0d2 18f 012 033 06a 142 0ed 170 11b 0e2 14f 158 131
   0f0: 147 05d 113 1cd 079 161 1a5 179 09e 1b4 0cc 022 132 01a 0e8 004
   100: 187 1ed 197 039 1bf 1d7 027 18b 0c6 09c 0d0 14e 06c 034 1f2 06e
   110: 0ca 025 0ba 191 0fe 013 106 02f 1ad 172 1db 0c0 10b 1d6 0f5 1ec
   120: 10d 076 114 1ab 075 10c 1e4 159 054 11f 04b 0c4 1be 0f7 029 0a4
   130: 00e 1f0 077 04d 17a 086 08b 0b3 171 0bf 10e 104 097 15b 160 168
   140: 0d7 0bb 066 1ce 0fc 092 1c5 06f 016 04a 0a1 139 0af 0f1 190 00a
   150: 1aa 143 17b 056 18d 166 0d4 1fb 14d 194 19a 087 1f8 123 0a7 1b8
   160: 141 03c 1f9 140 02a 155 11a 1a1 198 0d5 126 1af 061 12e 157 1dc
   170: 072 18a 0aa 096 115 0ef 045 07b 08d 145 053 05f 178 0b2 02e 020
   180: 1d5 03f 1c9 1e7 1ac 044 038 014 0b1 16b 0ab 0b5 05a 182 1c8 1d4
   190: 018 177 064 0cf 06d 100 199 130 15a 005 120 1bb 1bd 0e0 04f 0d6
   1a0: 13f 1c4 12a 015 006 0ff 19b 0a6 043 088 050 15f 1e8 121 073 17e
   1b0: 0bc 0c2 0c9 173 189 1f5 074 1cc 1e6 1a8 195 01f 041 00d 1ba 032
   1c0: 03d 1d1 080 0a8 057 1b9 162 148 0d9 105 062 07a 021 1ff 112 108
   1d0: 1c0 0a9 11d 1b0 1a6 0cd 0f3 05c 102 05b 1d9 144 1f6 0ad 0a5 03a
   1e0: 1cb 136 17f 046 0e1 01e 1dd 0e6 137 1fa 185 08c 08f 040 1b5 0be
   1f0: 078 000 0ac 110 15e 124 002 1bc 0a2 0ea 070 1fc 116 15c 04c 1c2

函數FL有兩個參數。一個是FL_IN，是32位的輸入數據。另外一個是EK的下標k。FI返回一個32位的數據FL_OUT。
FL(FL_IN, k)
   begin
       var d0, d1 as 16-bit integer;
       d0 = FL_IN >> 16;
       d1 = FL_IN & 0xffff;
       if (k is an even number) then
           d1 = d1 ^ (d0 & EK[k/2]);
           d0 = d0 ^ (d1 | EK[(k/2+6)%8+8]);
       else
           d1 = d1 ^ (d0 & EK[((k-1)/2+2)%8+8]);
           d0 = d0 ^ (d1 | EK[((k-1)/2+4)%8]);
       endif