對稱加密算法ppt課件(已修改)
2025-01-29 17:25 本頁面
【正文】 對稱加密算法（ 1） 胡建斌 北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 Email: 20222022年度北京大學(xué)本科生課程 目 錄 1. DES 加密算法 2. DES加密算法的應(yīng)用及分析 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) （ Data Encryption Standard,DES) DES的產(chǎn)生 (1) ? 1973年 5月 15日 , NBS (National Security Agency)開始公開征集標(biāo)準(zhǔn)加密算法 ,并公布了它的設(shè)計要求 : (1)算法必須提供高度的安全性 (2)算法必須有詳細(xì)的說明 ,并易于理解 (3)算法的安全性取決于密鑰 ,不依賴于算法 (4)算法適用于所有用戶 (5)算法適用于不同應(yīng)用場合 (6)算法必須高效、經(jīng)濟(jì) (7)算法必須能被證實有效 (8)算法必須是可出口的 第三條 商用密碼技術(shù)屬于國家秘密。國家對商用 密碼產(chǎn)品的科研、生產(chǎn)、銷售和使用實行?？毓芾? 第六條 商用密碼的科研成果，由國家密碼管理機(jī) 構(gòu)組織專家按照商用密碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范審查 、鑒定 第七條 商用密碼產(chǎn)品由國家密碼管理機(jī)構(gòu)指定的 單位生產(chǎn)。未經(jīng)指定，任何單位或者個人不得生產(chǎn) 商用密碼產(chǎn)品 《 商用密碼管理條例 》 DES的產(chǎn)生 (2) ? 1974年 8月 27日 , NBS開始第二次征集 ,IBM提交了算法 LUCIFER，該算法由 IBM的工程師在 1971~1972年研制 ? 1975年 3月 17日 , NBS公開了全部細(xì)節(jié) ? 1976年 ,NBS指派了兩個小組進(jìn)行評價 ? 1976年 11月 23日，采納為聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)，批準(zhǔn)用于非軍事場合的各種政府機(jī)構(gòu) ? 1977年 1月 15日 ,“數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) ” FIPS PUB 46發(fā)布 (DES,Data Encryption Standard) DES的應(yīng)用 ? 1979年，美國銀行協(xié)會批準(zhǔn)使用 ? 1980年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（ ANSI）贊同 DES作為私人使用的標(biāo)準(zhǔn) ,稱之為 DEA（ ANSI ） ? 1983年，國際化標(biāo)準(zhǔn)組織 ISO贊同 DES作為國際標(biāo)準(zhǔn)，稱之為DEA1 ? 該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每五年審查一次 ? 最近的一次評估是在 1994年 1月，已決定 1998年 12月以后，DES將不再作為聯(lián)邦加密標(biāo)準(zhǔn) 分組密碼的一般設(shè)計原理 ? 分組密碼是將明文消息編碼表示后的數(shù)字（簡稱明文數(shù)字）序列，劃分成長度為 n的組（可看成長度為 n的矢量），每組分別在密鑰的控制下變換成等長的輸出數(shù)字（簡稱密文數(shù)字）序列 設(shè)計原則 混淆 (confusion) ? 混淆 (confusion)： 密文的統(tǒng)計特性與密鑰的取值 之間的關(guān)系盡量復(fù)雜 ? 密碼算法應(yīng)當(dāng)保證密鑰、明文和密文的依賴關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，混淆程度主要用非線性度來度量 ? 非線性度的概念最初由 Pieprzyk等 1988年引入，它是密碼安全代換盒的主要設(shè)計準(zhǔn)則之一，它決定了基于 s盒的密碼算法抗擊 Matsul線性分析的能力 設(shè)計原則 擴(kuò)散（ Diffusion) ? 擴(kuò)散（ Diffusion): 明文的統(tǒng)計結(jié)構(gòu)被擴(kuò)散消失到密文的長程統(tǒng)計特性 ,使得明文和密文之間的統(tǒng)計關(guān)系盡量復(fù)雜 ? 密碼算法應(yīng)保證有語言多余度的明文的統(tǒng)計結(jié)構(gòu)散射到相當(dāng)長的一段統(tǒng)計中 ? 算法應(yīng)使明文的簡單結(jié)構(gòu)和密文的簡單結(jié)構(gòu)之間不存在統(tǒng)計關(guān)系 ? 不同的加密函數(shù)之間不存在簡單關(guān)系 ? 擴(kuò)散程度通常用明文和密鑰的雪崩特性 （有時用擴(kuò)散特性）來度量 ? 在相同明文條件下，密鑰的 1比特改變將根本改變密文 ? 在相同密鑰條件下，明文的 1比特改變也將根本改變密文 ? 根本改變，一般指改變整個密文塊的一半比特 實現(xiàn)原則 軟件實現(xiàn) ? 使用子塊和簡單的運算。密碼運算在子塊上進(jìn)行，要求子塊的長度能自然地適應(yīng)軟件編程，如 1 32比特等 ? 應(yīng)盡量避免按比特置換，在子塊上所進(jìn)行的密碼運算盡量采用易于軟件實現(xiàn)的運算 ? 最好是用處理器的基本運算，如加法、乘法、移位等 硬件實現(xiàn) ? 加密和解密的相似性，即加密和解密過程的不同應(yīng)僅僅在密鑰使用方式上，以便采用同樣的器件來實現(xiàn)加密和解密，以節(jié)省費用和體積 ? 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)的組件結(jié)構(gòu)，以便能適應(yīng)于在超大規(guī)模集成電路中實現(xiàn) 簡化的 DES ? Simplified DES方案，簡稱 SDES方案。 ? 加密算法涉及五個函數(shù)： (1)初始置換 IP(initial permutation) (2)復(fù)合 (輪 )函數(shù) fk1， 它是由密鑰 K確定的，具有 置換 和 替代 的運算 (3)轉(zhuǎn)換函數(shù) SW (4)復(fù)合 (輪 )函數(shù) fk2 (5)初始置換 IP的逆置換 IP1 fk1 fk2 fk2 fk1 加密算法的數(shù)學(xué)表示 ? 加密算法的數(shù)學(xué)表式 IP1*fk2*SW*fk1*IP 或： 密文 =IP1（ fk2(SW(fk1(IP(明文 ))))) 其中 K1=P8(移位 (P10(密鑰 K))) K2=P8(移位
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