1. 背景與歷史
國際資料加密演算法（international data encryption algorithm，idea）是最強大的加密演算法之一。
儘管idea很強大，但不想des那麼普及，原因有兩個：第一，idea受專利的保護，而des不受專利的保護，idea要先獲得許可證之後才能在商業應用程式中使用；第二，des比idea具有更長的歷史和跟蹤記錄。
2. idea的工作原理
2.1 基本原理
idea是塊加密，與des一樣，idea也處理64位明文塊。但是，其金鑰更長，共128位。和des一樣，idea是可逆的，即可以用相同的演算法加密和解密。idea也用擴充套件與混淆進行加密。下圖顯示了idea的工作方法：
64位輸入明文塊分成4個部分（各16塊）p1~ p4。p1~ p4是演算法的第一輪輸入，共8輪。金鑰為128位，每一輪從原先的金鑰產生6個子金鑰，各位16位。這個6個子金鑰作用於4個輸入塊p1~ p4。第一輪，有6個金鑰k1~ k6；第二輪，有6個金鑰k7~ k12；最後，第8輪，有6個金鑰k43~ k48。最後一步是輸出變換，只用4個子金鑰（k49~ k52）。產生的最後輸出是輸出變換的輸出，為4個密文塊c1~ c4（各為16位），從而構成64位密文塊。
2.2 輪次
idea中有8輪，每一輪位6個金鑰對4個資料塊的一系列操作。廣義上看這些步驟如下圖所示：
我們對上圖進行符號化，描述的步驟與前面一樣，輸入塊表示為p1~ p4，子密碼表示為k1~ k6，這個步驟的輸出表示為r1~ r4，而不是c1~ c4，因為這不是最終密文，只是中間輸出，要在後面的各輪和輸出變換中處理。其示意圖如下：
注意，在add和multiply後面加上星號，使其變成add∗
*∗和multiply∗
*∗，因為這不只是加和乘，而是加後用2
162^
216求模，乘後用216+
12^+1
216+
1求模。idea採用求模演算法，保證即使兩個16位數加或者相乘的結果超過17位，也能縮減到16位。
2.3 子金鑰生成
idea每一輪需要6個子金鑰（因此8輪共需要48個子金鑰），最後輸出變換使用4個子金鑰（共需要52個子金鑰）。從128位的輸入金鑰得到52位子金鑰，其前兩輪的做法如下（根據前兩輪的做法，可以得到後面各輪的子金鑰表）： 輪次
子金鑰生成過程
1使用原始128位金鑰的1~ 96位，從而在第一輪中有6個子金鑰k1~ k6。97~ 128位留給下一輪用
2第一輪未用的97~ 128位用作本輪的k1和k2。原始金鑰進行25位移位，如上面所述。移位後，前64位用作本輪的子金鑰k3~ k6。剩下的65~ 128位留給下一輪用
3上一輪未用的65~ 128位用作本輪的k1~ k4。金鑰用完後，再進行一次25位移位，移位後的金鑰的1~ 32位用作本輪的子金鑰k5和k6。剩下的33~ 128位留給下一輪用
4上一輪未用的33~ 128位正好用作本輪的6個子金鑰。此時沒有未用的位了。然後，對當前金鑰再進行移位
5本輪類似於第一輪。本輪使用當前金鑰的1~ 96位。97~ 128 位留給下一輪用
6上一輪未用的97~ 128位用作本輪的k1和k2。原始金鑰進行25位移位,如上面所述。移位後，前64位用作本輪的子金鑰k3~ k6。剩下的65~ 128位留給下一輪用
7上一輪未用的65~ 128位用作本輪的k1~ k4。金鑰用完後，再進行一次25位移位，移位後的金鑰的1~ 32位用作本輪的子金鑰k5和k6。剩下的33~ 128位留給下一輪用
8上一輪未用的33~ 128位正好用作本輪的6個子金鑰。此時沒有未用的位了。然後，對當前金鑰再進行移位，用作輸出變換
2.4 輸出變換
輸出變換只進行一次，在第8輪結束時發生。當然輸出變換的輸入是第8輪的輸出。64位值分為四個子塊（r1~ r4，各16位），另外，這裡採用四個子金鑰，而不是六個。其過程如下圖所示：
對上圖進行符號化，可以得到輸出變換的框圖，如下圖所示：
這個過程得到最終的64位密文，是由4個密文塊c1~ c4組合而成的。
2.5 輸出變換的子金鑰生成過程
輸出變換的子金鑰生成過程與上面8輪的金鑰生成過程差不多。第8輪結束時，剛好用完金鑰，因此輸出變換過程首先要對金鑰進行25位迴圈左移。第8輪的結束位為125，經過25位移位後，新的開始位置位23，結束位置為22。由於輸出變換過程只要四個金鑰，各16位，共64位，因此使用23到86位。其餘的87~ 128和1~ 22位不用，將其放棄。
2.6 idea解密
解密過程與加密過程完全相同，只是子金鑰的生成與模式有所不同。解密子金鑰實際上是加密子金鑰的逆。
2.7 idea的強度
idea使用128位金鑰，是des金鑰長度的兩倍，因此破譯idea，紀要進行2
1282^
2128
次加密運算，去的正確的金鑰只要平均搜尋一半的金鑰空間，每微秒執行一次idea加密的計算機也要5 400 000 000 000 000 000 000 000年才能破解idea。
IDEA資料加密演算法介紹
idea 資料加密演算法及實現 idea 對稱資料加密演算法，是我 2000 年剛畢業，工作需要進行資料加密時，學習 實現的第乙個標準資料加密演算法，並且此後就深深地迷上了資料加密這個方面，以後連續兩年潛心學習和研究這方面的知識與技術。在此過程中，非常感謝同事李哥對我的大力幫助，並從此成了很好的朋友...
資料加密演算法
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