Feistel

Feistel 密碼結構，在密碼學研究中，Feistel 密碼結構是用於分組密碼中的一種對稱結構。以它的發明者 Horst Feistel 為名，而Horst Feistel 本人是一位物理學家兼密碼學家，在他為 IBM 工作的時候，為Feistel 密碼結構的研究奠定了基礎。很多密碼標準都採用了Feistel 結構，其中包括DES。Feistel 的優點在於：由於它是對稱的密碼結構，所以對信息的加密和解密的過程就極為相似，甚至完全一樣。這就使得在實施的過程中，對編碼量和線路傳輸的要求就減少了幾乎一半。

歷史

Feistel 在1973年首次踏上歷史舞台。當時美國聯邦政府正試圖採用DES，於是便使用Feistel 網路作為DES 的要素之一。Feistel 在物理上的反覆使得它在硬體上的實施非常容易，尤其是在支持DES計算的硬體。

構造過程

令F 為輪函式；令K1，K2，……，Kn 分別為第1，2，……，n 輪的子密鑰。那么基本構造過程如下：

Feistel 的加密解密過程

（1）將明文信息均分為兩塊：（L0，R0）；

（2）在每一輪中，進行如下運算（i 為當前輪數）：

L_i+1 = Ri；

R_i+1 = Li ⊕F （Ri，Ki）。（其中⊕為異或操作）

所得的結果即為：(R_i+1，L_i+1）。

解密過程

對於密文（R_n+1，L_n+1），我們將i 由n 向0 進行，即， i = n，n-1，……，0。然後對密文進行加密的逆向操作，如下：

（1）Ri = L_i+1；

（2）Li = R_i+1⊕F （Li+1，Ki）。（其中⊕為異或操作）

所得結果為（L0，R0），即原來的明文信息。

影響因素

影響Feistel 結構的因素有如下5 個：

（1）塊的大小：大的塊會提高加密的安全性，但是會降低加密、解密的速度。截止至2013年，比較流行的這種方案是64 bit。而128 bit 的使用也比較廣泛。

（2）密鑰的大小：同上。現在流行的是64 bit ，而 128 bit 正逐漸成為主流。

（3）循環次數（輪次數）：每多進行一輪循環，安全性就會有所提高。現階段比較流行的是16輪。

（4）子密鑰的生成算法：生成算法越複雜，則會使得密碼被破譯的難度增強，即，信息會越安全。

（5）輪函式的複雜度：輪函式越複雜，則安全性越高。