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周谈(29)-snow3g流密码算法

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前言

前面讲过ZUC算法是3GPP LTE 第三套加密标准核心算法，而Snow 3G则是第二套加密标准核心算法，ZUC和Snow 3G算法的英文描述可以在这个网站上找到:

https://www.gsma.com/security/security-algorithms/

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实现完ZUC的驱动后，这周实现了一下Snow 3G的驱动，顺带学习了一下这个算法。

Snow 3G

Snow 3G也包含了完整性算法UEA2和保密性算法UIA2两个部分，同时也依赖一个算法描述如何生成密钥流。

算法描述

文档链接 https://www.gsma.com/security/wp-content/uploads/2019/05/snow3gspec.pdf

根据输入的密钥和IV初始化，而后根据输入的数据长度产生密钥流。

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在文档后面还有对应的C语言实现程序，当然只是一个基础的实现，如果要应用到实际的产品中还需要重构一下。

保密性算法

文档链接 https://www.gsma.com/security/wp-content/uploads/2019/05/uea2uia2d1v21.pdf

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UEA2是一种流加密算法，按位进行加解密。从上图中可以看到对应的输入参数和输出结果。这些参数首先会根据固定的算法产生IV数据，然后按照算法描述产生密钥流，最终跟要加密或者解密的数据进行运算得到最终的结果。

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同样的，在文档的后面有对应的C语言实现程序。

完整性算法

文档链接跟保密性算法是同一个文档。

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具体的计算过程可以参考文档。在文档的后面也有对应的C语言实现程序。

不过完整性算法的C语言代码，最后计算MAC是有错误的，需要修改一下：

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/*原始代码 */
#if 0
 for (i=0; i<4; i++)
    MAC_I[i] = (mac32 >> (8*(3-i))) & 0xff; /* mac32是一个没有定义的变量 */

 return MAC_I; 

#else

/* 修改代码 */
for (i=0; i<4; i++) {
    MAC_I[i] = ((EVAL >> (56 - (i * 8))) ^ ((z[4]) >> (24 - (i * 8)))) & 0xff;
}
    
return MAC_I;
#endif

}

我也是参考了一个go语言的snow3g的实现，然后是验证通过了的。

https://github.com/frankurcrazy/snow3g/blob/master/uia2/uia2.go

更多

这个3gpp的英文文档内容还是比较齐全的，而且还自带了算法的实现代码。同样的，ZUC对应的EEA3和EIA3算法也有代码。不过，经过验证，我发现了一个问题，那就是ZUC的样例数据是按照大端字节序测试的，在小端主机上面，需要先把原始的数据转换一下字节序，才能得到正确的结果。而那个snow 3g的测试数据本身就认为你是小端的，在小端主机上面不需要转换字节序，计算出的结果就跟他的示例数据是一致的。如果有人研究的话，注意一下这点区别。

多学点知识还是有好处的，这边有个工作中的小插曲。

就是工作上需要在新的机型上验证一个功能，但是验证平台资源比较紧俏，运行速度又慢，而且很多人排着队等着去使用。那没有办法了，你只能在现有的机器资源上面先把代码编译测试了，然后再弄到新的机型上面去验证。也就是先本地验证了把基本的流程走通了，再换环境验证一下。不同的环境就有个系统版本不一致的问题，主要就是那个glibc的库不一样，系统内核版本不一样，那么就需要用到docker这个东西了。需要在本地搭建一个跟新机型上面环境一致的镜像系统，在这个镜像里面编译好了，再把生成的二进制拷贝到新机型上面验证。今年不是刚好看了一些docker的基础使用吗，然后自然就很快的用上了，节省了许多时间。

多学点东西是不错的，有博客记录一下更不错了，到用的时候可以来查一查，事半功倍。

行动，才不会被动!

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