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CAST-128加密算法

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【CAST-128加密算法】本備忘錄的狀態(tài)
本備忘錄為Internet社區(qū)提供信息，但沒(méi)有定義任何類型的Internet標(biāo)準(zhǔn) 。本備忘錄的
發(fā)布沒(méi)有限制 。
摘要
Internet社區(qū)需要一種不受限制的加密算法，這種算法的密碼長(zhǎng)度應(yīng)該答應(yīng)在較大范圍
內(nèi)變動(dòng)，以便用于各種不同的加密應(yīng)用程序和協(xié)議中提供安全性 。
本文檔描述了一種已經(jīng)存在的算法，可以滿足這些要求 。內(nèi)容包括：密碼和密鑰安排算
法（第二節(jié)）的描述，置換箱（附錄A）以及一組測(cè)試向量（附錄B） 。
目錄
1 簡(jiǎn)介 1
2 算法的描述 2
2.1 循環(huán)密鑰對(duì) 2
2.2 不同的循環(huán) 2
2.3 置換箱（SubstitutionBoxes） 3
2.4 密鑰表 3
2.4.1.掩碼子鑰與旋轉(zhuǎn)子鑰 4
2.5 可變的密鑰長(zhǎng)度 5
2.6 CAST5對(duì)象標(biāo)識(shí)符 5
2.7 討論 6
3 知識(shí)產(chǎn)權(quán)的問(wèn)題 6
4 安全性的問(wèn)題 6
5 參考 6
6 作者地址 7
7 附錄A置換箱（S-Boxes） 7
8 附錄B.測(cè)試向量 13
1 簡(jiǎn)介
本文檔描述了CAST-128加密算法，這是一種類似于DES的置換組合網(wǎng)路
（Substitution-PermutationNetwork，SPN）加密系統(tǒng)，對(duì)于微分密碼分析、線性密碼分析、
密碼相關(guān)分析具有較好的反抗力 。這種加密還有其他的幾個(gè)理想的特點(diǎn)，包括雪崩、嚴(yán)格的
雪崩標(biāo)準(zhǔn)（SAC）、位獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)（BIC）、沒(méi)有互補(bǔ)屬性也不存在軟弱或者半軟弱的密鑰 。因
此對(duì)于整個(gè)Internet社區(qū)——要求密碼強(qiáng)壯、輕易獲取的加密算法——而言，這是一種能夠
滿足一般應(yīng)用的很好的選擇 。
Adams[Adams]具體地討論了CAST設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)于這種算法的分析也可以在網(wǎng)上找到
（比如，[Web1]或[Web2]） 。
2 算法的描述
CAST-128屬于稱為Feistel加密的一類加密算法，因此所有的操作都類似于數(shù)據(jù)加密標(biāo)
準(zhǔn)（DES） 。完整的加密算法分下面四步給出 。
輸入：明文m1...m64；密鑰K=k1...k128
輸出：密文c1...c64
1）（密鑰表）從K計(jì)算出16對(duì)子鑰（Kmi,Kri）（參見(jiàn)2.1到2.4節(jié)）；
2）(L0,R0)<--(m1...m64)（把明文分為左右兩半，L0=m1…m32，R0=m33…m64）；
3）（循環(huán)16次）對(duì)于i從1到16，按下述方法計(jì)算Li和Ri：
Li=Ri-1;
Ri=Li-1^f(Ri-1,Kmi,Kri),其中f在第2.2節(jié)中定義 。（f根據(jù)i的不同，可以是
Type1、Type2或者Type3）
4）c1...c64<--(R16,L16)（交換最終得到的L16和R16并連接在一起構(gòu)成密文 。）
解密算法與上述加密算法一致，只不過(guò)循環(huán)（因此還有子鑰對(duì)）是按照相反的順序從
（R16，L16）計(jì)算出（L0，R0） 。
可以使用附錄B中的測(cè)試向量驗(yàn)證該算法的正確性 。
2.1 循環(huán)密鑰對(duì)
CAST-128在每次循環(huán)中使用以對(duì)子鑰：32位量Km作為“掩碼”，5位量Kr用作“旋
轉(zhuǎn)碼” 。
2.2 不同的循環(huán)
CAST-128使用三種不同的循環(huán)函數(shù)，如下所示（其中“D”是輸入函數(shù)f的數(shù)據(jù)，“Ia”
到“Id”分別表示I中從高到低的4個(gè)字節(jié)） 。注重“ ”和“-”是以2**32為模的加減法，
“^”是位異或，“<<<”表示循環(huán)左移操作 。
Type1:I=((Kmi D)<< f=((S1[Ia]^S2[Ib])-S3[Ic]) S4[Id]
Type2:I=((Kmi^D)<< f=((S1[Ia]-S2[Ib]) S3[Ic])^S4[Id]
Type3:I=((Kmi-D)<< f=((S1[Ia] S2[Ib])^S3[Ic])-S4[Id]
循環(huán)1、4、7、10、13和16使用f函數(shù)Type1；
循環(huán)2、5、8、11和14使用f函數(shù)Type2；
循環(huán)3、6、9、12和15使用f函數(shù)Type3 。
2.3 置換箱（SubstitutionBoxes）
CAST-128使用8個(gè)置換箱：置換箱（s-box）S1、S2、S3和S4是循環(huán)置換箱，S5、S6、
S7和S8是密鑰表置換箱 。盡管8個(gè)置換箱總共需要8K字節(jié)的內(nèi)存，但是要注重在實(shí)際加

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