C言語でGSM暗号化アルゴリズムを実装するにはどうすればよいか

2年 ago
蓮, 翼
1 minute

GSM暗号化アルゴリズムを実装するには、次の手順を参照します。

  1. GSM暗号化アルゴリズムを理解する: GSM暗号化アルゴリズムはストリーム暗号であり、線形帰還シフトレジスタ(Linear Feedback Shift Register, LFSR)を使用して鍵を生成し、プレーンテキストとXOR演算を行い、暗号化されたテキストにします。
  2. GSM暗号化アルゴリズムに規定されたLFSR多項式と初期状態に従って、LFSRアルゴリズムを使用して鍵シーケンスを生成する。
  3. 平文と生成されたキーシーケンスをバイト単位で排他的論理和演算して暗号文を得る。

ネイティブな日本語で言い換えてみてください。

#include <stdio.h>

// LFSR算法生成密钥序列
unsigned char lfsr(unsigned char state) {
    unsigned char lsb = state & 1;
    state >>= 1;
    if (lsb)
        state ^= 0x1B;  // GMS加密算法指定的多项式
    return state;
}

// GSM加密算法
void gsmEncrypt(unsigned char* key, unsigned char* plaintext, unsigned char* ciphertext, int length) {
    unsigned char state = 0x1;  // 初始状态
    int i;
    for (i = 0; i < length; i++) {
        state = lfsr(state);
        ciphertext[i] = key[i] ^ state ^ plaintext[i];
    }
}

int main() {
    unsigned char key[] = {0x7C, 0x5B, 0xCD, 0x27, 0x51, 0x8D, 0x8, 0x68};  // 密钥
    unsigned char plaintext[] = {0x12, 0x34, 0x56, 0x78};  // 明文
    int length = sizeof(plaintext) / sizeof(unsigned char);
    unsigned char ciphertext[length];  // 密文

    gsmEncrypt(key, plaintext, ciphertext, length);

    printf("Ciphertext: ");
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        printf("%02X ", ciphertext[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

このサンプルコードでは、GSM暗号アルゴリズムで決められたLFSR多項式(0x1B)と初期状態(0x1)を使用しています。キーシーケンスと平文を1バイトずつ排他的論理和演算し、暗号文にします。最後に暗号文を16進数形式で出力します。

以下のサンプルコードは簡素化された例であり、現実的な用途では、キー管理やパディングスキームなど、考慮すべき追加要素が数多くあることに注意してください。実稼働環境では、既に実装およびテスト済みの信頼できる暗号ライブラリの使用を推奨します。

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