第10講密碼學(xué)與信息加密-文庫(kù)吧
2025-07-07 09:46 本頁(yè)面
【正文】 k k Dk(Ek(M)) (a) 常規(guī)加密：具有機(jī)密性，可認(rèn)證 16 (b) 公鑰加密：具有機(jī)密性 M E EPKb(M) D M A方 B方 SKb PKb 公鑰加密 (機(jī)密性 ) 17 (c) 公鑰加密：認(rèn)證和簽名 M E ESKa(M) D M A方 B方 PKa SKa 公鑰加密 (認(rèn)證和簽名 ) 18 M E ESKa(M) E EPKb(ESKa(M)) A方 SKa PKb D ESKa(M) D M B方 SKb PKa (d) 公鑰加密：機(jī)密性，可認(rèn)證和簽名 公鑰加密 (機(jī)密性可認(rèn)證和簽名 ) 19 DES對(duì)稱(chēng)加密技術(shù) DES(Data Encryption Standard， 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) )算法 ， 于 1977年得到美國(guó)政府的正式許可 ， 是一種用56位密鑰來(lái)加密 64位數(shù)據(jù) 的方法 。 來(lái)源于 IBM公司的非機(jī)密數(shù)據(jù)的正式數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) DES 20 DES算法的歷史 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局 1973年開(kāi)始研究除國(guó)防部外的其它部門(mén)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) ， 于 1973年 5月 15日和 1974年 8月27日先后兩次向公眾發(fā)出了征求加密算法的公告 。 加密算法要達(dá)到的目的有四點(diǎn)： ? 提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)保護(hù) ， 防止數(shù)據(jù)未經(jīng)授權(quán)的泄露和未被察覺(jué)的修改； ? 具有相當(dāng)高的復(fù)雜性 ， 使得破譯的開(kāi)銷(xiāo)超過(guò)可能獲得的利益 ， 同時(shí)又要便于理解和掌握； ? DES密碼體制的安全性應(yīng)該不依賴(lài)于算法的保密 ， 其安全性?xún)H以加密密鑰的保密為基礎(chǔ)； ? 實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì) ， 運(yùn)行有效 ， 并且適用于多種完全不同的應(yīng)用 。 21 DES算法的安全性 ? DES算法正式公開(kāi)發(fā)表以后 ， 引起了一場(chǎng)激烈的爭(zhēng)論 。 ? 1977年 Diffie和 Hellman提出了制造一個(gè)每秒能測(cè)試 106個(gè)密鑰的大規(guī)模芯片 ， 這種芯片的機(jī)器大約一天就可以搜索 DES算法的整個(gè)密鑰空間 ， 制造這樣的機(jī)器需要兩千萬(wàn)美元 。 ? 1993年 搜索機(jī)器的設(shè)計(jì)方案 ， 它基于并行的密鑰搜索芯片 ， 此芯片每秒測(cè)試 5 107個(gè)密鑰 ， 當(dāng)時(shí)這種芯片的造價(jià)是 ， 5760個(gè)這樣的芯片組成的系統(tǒng)需要 10萬(wàn)美元 ， 這一系統(tǒng)平均 找到密鑰 ， 如果利用 10個(gè)這樣的系統(tǒng) ， 費(fèi)用是 100萬(wàn)美元 ， 但搜索時(shí)間可以降到 。 ? 可見(jiàn)這種機(jī)制是不安全的 。 22 DES算法的安全性 1997年 1月 28日 ， 美國(guó)的 RSA數(shù)據(jù)安全公司在互聯(lián)網(wǎng)上開(kāi)展了一項(xiàng)名為 “ 密鑰挑戰(zhàn) ” 的競(jìng)賽 ， 懸賞一萬(wàn)美元 ， 破解一段用 56比特密鑰加密的 DES密文 。 計(jì)劃公布后引起了網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的強(qiáng)力響應(yīng) 。 一位名叫 Rocke Verser的程序員設(shè)計(jì)了一個(gè)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)分段運(yùn)行的密鑰窮舉搜索程序 ， 組織實(shí)施了一個(gè)稱(chēng)為 DESHALL的搜索行動(dòng) ，成千上萬(wàn)的志愿者加入到計(jì)劃中 ， 在計(jì)劃實(shí)施的第 96天 ， 即挑戰(zhàn)賽計(jì)劃公布的第 140天 ， 1997年 6月 17日晚上 10點(diǎn) 39分 ， 美國(guó)鹽湖城 Iz公司的職員 Michael Sanders成功地找到了密鑰 ， 在計(jì)算機(jī)上 顯 示 了 明 文 ： “ The unknown message is: Strong cryptography makes the world a safer place” 。 世界在 Inter面前變得不安全了！ 23 DES算法的原理 DES的入口參數(shù)有三個(gè)： Key、 Data、 Mode Key： 8Byte(64位 )， 是 DES算法的工作密鑰； Data：8Byte， 是要被加密或被解密的數(shù)據(jù)； Mode： DES的工作方式：加密或解密 。 加密 ：用 Key把數(shù)據(jù) Data進(jìn)行加密 ， 生成 Data的 64b密碼形式作為 DES的輸出結(jié)果； 解密 ：用 Key把密碼形式的數(shù)據(jù) Data解密 ， 還原為 Data的 64b明碼形式作為 DES的輸出結(jié)果 。 算法工作原理： 24 DES算法的實(shí)現(xiàn)三個(gè)步驟 第一步：變換明文 對(duì)給定的 64b的明文 x， 首先通過(guò)一個(gè)置換 IP表來(lái)重新排列 x， 從而構(gòu)造出 64b的 x0， x0=IP(x)=L0R0， 其中 L0表示 x0的前 32比特 ，R0表示 x0的后 32位 。 第二步：按照規(guī)則迭代 Li = Ri1 Ri = Li⊕f(R i1,Ki) （ i=1,2,3… 16） 經(jīng)過(guò)第一步變換已經(jīng)得到 L0和 R0的值 ， 其中符號(hào) ⊕ 表示的數(shù)學(xué)運(yùn)算是異或 ， f表示一種置換 ， 由 S盒置換構(gòu)成 ， Ki是一些由密鑰編排函數(shù)產(chǎn)生的比特塊 。 25 第三步 IP逆置換 對(duì) L16R16利用 IP1作逆置換 ， 就得到了密文 y。 DES算法的實(shí)現(xiàn)三個(gè)步驟 26 DES加密的關(guān)鍵技術(shù) IP置換表和 IP1逆置換表 函數(shù) f 子密鑰 Ki S盒的工作原理 27 （ 1） IP置換表和逆置換表 輸入的 64位數(shù)據(jù)按置換 IP表進(jìn)行重新組合 ， 并把輸出分為 L0、 R0兩部分 ， 各為 32位 。 58 50 12 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 64 56 48 40 32 24 16 8 57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 3 61 53 45 37 29 2
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