1. 背景與歷史

RC5是Ron Rivest開發的對稱密鑰塊加密算法。RC5的主要特性是很快，只是用基本的計算機運算（加、異或、移位等），輪數可變，密鑰位數可變，從而大大增加靈活性。需要不同安全性的應用程序可以相應設置這些值。RC5的另一個重要特性是執行所需的內存更少。

2.RC5工作的基本原理

RC5的字長（即輸入明文塊的長度）、輪數和密鑰8位字節數都是可變的。一旦確認之后，這些值在執行特定的加密算法時保持不變。這些變量在執行特定的RC5實例之前是可變的，可以從取值范圍中選擇。而DES的塊長只能是64位，密鑰長度只能是56位；IDEA的塊長只能是64位，密鑰長度只能是128位。下表列出了RC5一些參數的取值范圍：

從表中可以得到下列結論：
（1）明文塊長可以是32、64或者128位（使用2個字）
（2）密鑰長度為0~2040位（指定了8位密鑰的取值）
RC5的輸出是密文，與輸入明文具有相同的參數。由于RC5算法的三個參數可以改變數值，因此RC5算法的特定實例記作RC5-w/r/b，其中w為字長（位），r為輪數，b為密鑰的8位字節數。這樣，RC5-32/16/16表示為RC5的塊長為64位（注：RC5使用兩個字塊）、16輪加密和16字節密鑰。Ron Rivest推薦的最低安全版本為RC5-32/16/16。
2.1 操作原理
由于使用上述記法，RC5初看起來比較復雜。首先介紹RC5的工作原理，為了便于理解RC5算法，假設輸入明文塊的長度為64位，其他塊長的操作原理是一樣的。
在一次性初始操作中，輸入明文塊分成兩個32位塊A和B，前兩個子密鑰（稍后會介紹如何生成）S[0]和S[1]分別加進A和B，分別產生C和D，表示一次性操作結束。
然后開始各輪，每一輪完成系列操作：
（1）位異或運算；
（2）循環左移；
（3）對C和D增加下一個子密鑰，先是加法運算，然后將結果用$2^w$求模（由于這里w=32，因此為$2^{32}$）。
RC5 的工作原理，如下圖所示：

從上圖可以看出，初始操作有兩步，然后是幾輪操作，輪數可以取0~255。也可以從中看出，一個塊的輸出是另一個塊的輸入，是整個邏輯很難破譯。
2.2 一次性初始操作
首先看一次性初始操作，如圖1-2所示：

從上圖可以看出，RC5中的一次性初始操作包括兩個簡單步驟：第一，輸入明文分為兩個等長的A和B；第二，第一個子密鑰S[0]與A相加，第二個子密鑰S[1]與B相加。
注：這些操作用$2^{32}$求模，分別得到C和D。
2.3 每輪的細節
下面介紹每一輪的細節，后面每一輪都是一樣的。
第一步：C和D異或
每一輪的第一步為C和D異或運算，得到E。
第二步：循環左移E
現在將E循環左移D位
第三步：將E與下一個子密鑰相加
這一步要將E與下一個子密鑰相加。第一輪為S[2]，第i輪為S[2i]，這個運算結果為F。
注：第4~ 6的運算與第1~ 3步相同，只是第4~ 6步的輸入與第1~ 3步不同。
第四步：D和F異或
每一輪的第一步為D和F異或運算，得到G。
第五步：循環左移G
現在將G循環左移F位
第六步：將G與下一個子密鑰相加
這一步要將G與下一個子密鑰相加。第一輪為S[3]，第i輪為S[2i+1]，這個運算結果為H。
第七步：其他任務
這一步要檢查所有的各輪是否結束，為此要實現如下步驟：（1）將i加1；（2）檢查是否i<r。
2.4 子密鑰生成
RC5子密鑰的生成只有兩步：
（1）第一步，生成子密鑰（標為S[0]，S[1]，…）。
（2）原先的密鑰稱為L，第二步，子密鑰（標為S[0]，S[1]，…）與原密鑰相應的部分（L[0]，L[1]，…）混合。
下面將介紹這兩個步驟：
第一步：子密鑰生成
這一步使用兩個常量P和Q。生成的子密鑰數組稱為S，第一個子密鑰為S[0]用P值初始化。
每個后續子密鑰（S[1]，S[2]，…）根據前面的子密鑰和常量Q求出，用$2^{32}$求模。這個過程要進行2(r+1)-1次，其中r位輪數。下圖顯示了子密鑰生成的數學形式：

下圖顯示了子密鑰生成的過程：

第二步：子密鑰混合
子密鑰混合階段將子密鑰S[]，S[]，…與原密鑰L[]，L[]，…混合。其數學形式如下圖所示：

如上圖所示，首先初始化i，j，A和B；其次將子密鑰與A和B相加，并左移3位，賦給A和該子密鑰，將原密鑰與A和B相加，并左移A加B位，賦給B和該原密鑰；最后，將i加1，并用2(r+1)求模，將j加1，并用c求模，循環3×n次結束。
注：c是原密鑰中最后一個子密鑰部分，<<<表示循環左移。

3.RC5的模式

如下表所示的算法模式來實現RC5，可以獲得更好的性能，這些定義在2040中。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的RC5的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。