一、算法原理
我们可以将明文看成一个Byte数组A[N],加解密过程就是对这个数组的运算。首先,我们从头到尾对它进行一次正向的遍历,在遍历的同时将每次遇到的元素的值与前一个元素的值叠加,并写回到数组中。即A[i]+A[i-1]=>A[i](i从2递增到N)。这样执行了遍历相加运算后,除了第一个元素之外,其余所有元素的值都会依赖于它之前的元素的值。不难发现,进行一遍遍历,只能让数组中下标大的元素对下标小的元素形成依赖,而反过来则不成立,而理想中的情况应该是混合型的依赖。为了解决这个缺陷,我们可以使用反向遍历——思路与正向遍历相同,只是起止点对调了:A[i]+A[i+1]=>A[i](i从N-1递减到1)。经过了正反两次叠加遍历,数组中的每个元素的值都变得和其它所有元素的值相关了——由此,本算法也就相应的具备了抗反向分析以及差分分析的能力。
在解决了信息相关性的问题之后,接下来要做的就是将密钥置于在计算过程之中。首先,在正反遍历的求和计算过程中加入了两个长度为一个字节的密钥,分别作用于求和前和求和后的数组元素值,于是,加密过程就变成了:
正向遍历:((A[i]XOR K11)+A[i-1])XOR K12=>A[i]
反向遍历:((A[i] XOR K21)+A[i+1])XOR K22=>A[i]
虽然有了上面的两次遍历过程,但是,不难发现——在每次遍历中,都有一个位于起点的元素的值不会发生变化(正向遍历中的A[1]以及逆向遍历中的A[N])——为了避免这两个元素成为破解的切入点,必须对其进行进一步处理。于是,我们对数组两端的元素再进行一次加密,让它们在正反两次遍历开始时分别作用于相应的起始元素:
正向遍历前:((A[1] XOR K31)+K32=>A[1]
反向遍历前:((A[N] XOR K41)+K42=>A[N]
在完成了加密算法的设计后,接下来就是解密算法——上面的双向遍历叠加过程可以很容易的逆向为双向解密过程,具体见后面的代码,在此不再赘述。同时,不难发现解密密钥就是加密密钥,因此,本加密算法属于对称加密算法。
现在,密钥的复杂度达到了8个字节,即64Bits,能满足一般的加解密要求。为了获得更大的密钥空间,用户完全可以采用多次加密或者多层加密的方法。需要指出的是,由于本算法每次的加密对象都是整个明文,而不是某个定长区块,因此,多次嵌套加密后,所有的密钥信息都会被密文均匀的包容,而不是在固定长度的区块中相互混迭。
二、算法实现
下面是算法的Pascal代码实现(在此,我们使用字符串S作为加解密的对象):
procedure TwoWayEnc(var S:String;const K1,K2:Integer);
var
i,n:Integer;
K11,K12,K21,K22,K31,K32,K41,K42:Byte;
begin
n:=Length(S);
if n=0 then exit;
K11:=K1;K12:=K1 shr 8;
K21:=K1 shr 16;K22:=K1 shr 24;
K31:=K2;K32:=K2 shr 8;
K41:=K2 shr 16;K42:=K2 shr 24;
S[1]:=Char(Byte(S[1])xor K31+K32);
for i:=2 to n do
S[i]:=Char((Byte(S[i])xor K11+Byte(S[i-1]))xor K12);
S[n]:=Char(Byte(S[n])xor K41+K42);
for i:=n-1 downto 1 do
S[i]:=Char((Byte(S[i])xor K21+Byte(S[i+1]))xor K22);
end;
procedure TwoWayDec(var S:String;const K1,K2:Integer);
var
i,n:Integer;
K11,K12,K21,K22,K31,K32,K41,K42:Byte;
begin
n:=Length(S);
if n=0 then exit;
K11:=K1;K12:=K1 shr 8;
K21:=K1 shr 16;K22:=K1 shr 24;
K31:=K2;K32:=K2 shr 8;
K41:=K2 shr 16;K42:=K2 shr 24;
for i:=1 to n-1 do
S[i]:=Char((Byte(S[i])xor K22-Byte(S[i+1]))xor K21);
S[n]:=Char((Byte(S[n])-K42)xor K41);
for i:=n downto 2 do
S[i]:=Char((Byte(S[i])xor K12-Byte(S[i-1]))xor K11);
S[1]:=Char((Byte(S[1])-K32)xor K31);
end;
三、总结
通过实际测试,本算法在主频为2.0GHz的CPU上完成对10MB文本的加密及解密运算只需要0.11秒,平均每个字节的加密或解密运算量小于11个时钟周期,和得到广泛应用的加密算法相比,效率优势非常明显(大多数对称加密算法对每个字节的加解密都需要数十个时钟周期,非对称加密算法的耗时则更长)。基于这一点,完全可以进行多次加密运算以获得更高的安全性,而不会有太大的性能负担。
筑牢安全防线:安企神企业助力特种设备机械企业数据防泄密解决方案
西安苛菲特机械设备有限公司 西安苛菲特机械设备有限公司致力于特种设备的发展,专业从事特种设备的研发、制造和销售。目前已成为有色冶金特种设备、大型船舶特种设备、煤化工特种设备的领军品牌,并在业内得到了“ 特种设备专家”的称号。公司以打造国内一流特种设备为使命,主要产品定型为高品质特种(高温、高压、高合金)流量控...
安企神软件——为中国铁道建筑集团有限公司筑牢数据防泄密系统
01公司介绍中国铁建是中国乃至全球最具实力、最具规模的特大型综合建设集团之一,入选世界500强企业、全球225家最大承包商之一等荣誉。公司以工程承包为主业,集勘察、设计、投融资、施工、设备安装、工程监理、技术咨询、外经外贸于一体,经营业务遍及除台湾省外全国31个省市(自治区)、世界20多个国家和地区,企业总资产820亿...
强化终端安全,安企神软件与涂料制造企业共创安全未来
西安经建油漆有限责任公司规模化、专业化、现代化涂料制造企业西安经建油漆有限责任公司,年涂料生产能力20万吨,为中国中西部实力较强、产能较大的涂料制造企业。公司成立伊始便积极承担起重点建设项目及国防军事工业、航空航天工业提供配套涂料科研开发及生产任务。多次受到中国航天科技集团总公司的通令嘉奖,为我国航天事业跻身世界前列做...
全球著名减震器制造商——天纳克携手安企神共筑安全制造新防线
天纳克(北京)汽车减振器有限公司天纳克(北京)汽车减振器有限公司成立于1995年,是天纳克在中国最早投资的合资企业。公司集设计、开发、生产及销售汽车减振器于一身。作为天纳克全球网络的一部分,能充分享受天纳克全球的技术积累经验和国际领先的设计理念,加之先进的生产设备和工艺技术。天纳克(北京)汽车减振器有限公司完全能保证为...
强强联合!安企神软件携手瀚颐共筑汽车行业终端安全防线
瀚颐上海汽车电子科技有限公司EAST瀚颐中国团队成立于2015年。是国际AUTOSAR软件联盟的研发伙伴单位。具备汽车电子硬件设计、软件开发、CAN网络集成、系统集成测试以及项目管理的全面研发能力。专注于汽车电子以及相关产业并拥有25年以上的专业经验,拥有来自于德国和中国业内专家和高管组成的顾问团队,并向全球汽车行业客...