13、对称加密算法中的Feistel结构及其典型算法介绍

对称加密算法中的Feistel结构及其典型算法介绍

在对称加密算法的领域中，Feistel结构是一种非常重要且经典的设计方式，许多知名的加密算法都基于此结构构建。下面将详细介绍Feistel结构的解密原理，以及基于此结构的几种典型加密算法，包括DES、FEAL和Blowfish。

1. Feistel结构解密原理

Feistel结构的解密过程有着独特的逻辑。当我们拥有密文的左右两部分（如L3和R3）时，由于L3等于R2，所以我们可以得到R2的值。同时，解密方知道密钥，也就能够确定密钥调度表中对应的值（如K3），进而计算出f(R2, K3)。

基本的Feistel解密算法步骤如下：
1. 将密文C拆分为两部分：“左半部分”（Lr）由最高有效位组成，“右半部分”（Rr）由最低有效位组成。
2. 对于每一轮，i从r - 1到0，执行以下操作：
- 设置Ri = Li+1。
- 设置Li = Ri+1 ⊕ f(Ri, Ki +1)。

可以看出，解密操作与加密算法几乎相同，主要区别在于密钥（Ki）是以相反的顺序使用的。

使用Feistel结构的加密算法具有以下显著特性：
- 轮函数可以相对简单，因为该结构通常会迭代多次，常见的迭代轮数有4、8、16和32轮。
- 加密和解密在很大程度上可以使用相同的结构，轮函数在这两个操作中承担了大部分工作。不过，有些基于Feistel结构的加密算法在初始或最终轮可能会有不同的形式，如初始和最终置换。
- 轮函数可以是非线性且不可逆的。与许多其他加密算法（如凯撒密码）不同，在Feistel结构中，我们无需计算轮函数的逆函数，因为加密和解密都使用正常的轮函数