現(xiàn)代密碼技術(shù)(已修改)
2025-08-27 22:43 本頁面
【正文】 現(xiàn)代密碼技術(shù) DES、 RSA 《 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全 》 Chapter 3 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? 19世紀(jì) 70年代， DES(the Data Encryption Standard)最初由 IBM公司提 出。 ? DES是一種分組密碼，它采用 56比特長的密鑰將 64比特的數(shù)據(jù)加密成 64比特的密文。 ? DES完全公開了加密、解密算法。因而是一個最引人注目的分組密碼系統(tǒng)。 ? 它一直是國際上商用保密通信和計算機(jī)通信的最常用加密算法。 特別是應(yīng)用于保護(hù)金融數(shù)據(jù)的安全（例如： ATM取款機(jī)）。 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? DES的發(fā)展 ? 1977 年正式頒布為數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES Data Encryption Standard）。 ? 1979 年，美國銀行協(xié)會批準(zhǔn)使用 DES。 ? 1980 年， DES 成為美國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會 (ANSI) 標(biāo)準(zhǔn)。 ? 1984 年， ISO 開始在 DES 基礎(chǔ)上制定數(shù)據(jù)加密的國際標(biāo)準(zhǔn)。 ? 美國國家安全局 NSA每隔年對該算法進(jìn)行評估 ， 1994年，決定 1998年 12月之后不再使用 DES 。 ? 現(xiàn)已經(jīng)確定了選用 Rijndael算法作為高級加密算法 AES。 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? 分組密碼 ?就是一個明文分組被當(dāng)作一個整體來產(chǎn)生一個等長（通常）的密文分組的密碼，通常使用的是 64或者 128位分組大小。 ?分組密碼的實(shí)質(zhì)是，設(shè)計一種算法，能在密鑰控制下，把 n比特明文 簡單而又迅速 地置換成唯一 n比特密文，并且這種變換是可逆的（解密）。 ?現(xiàn)在使用的大多數(shù)對稱分組加密算法都是基于Feistel分組密碼結(jié)構(gòu)的。 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES 設(shè)計原則 ? 分組長度 ? 分組越長則安全性越高，但加 /解密速度越低，分組長度為 64位是一個合理的折衷。 ? 密鑰長度 ? 密鑰越長越安全，但加 /解密速度越低， 64位長的密鑰已被證明是不安全的， 128位是常用的長度 ? 迭代次數(shù) ? 迭代越多越安全，通常為 16次迭代 ? 子密鑰產(chǎn)生算法 ? 越復(fù)雜則密碼分析越困難 ? 輪函數(shù) ? 越復(fù)雜則抗密碼分析的能力越強(qiáng) ? 分組密碼的兩個基本設(shè)計方法 。（ 如何挫敗基于統(tǒng)計方法的密碼分析？ Shannon建議了兩種對付統(tǒng)計分析的方法： 擴(kuò)散和混淆 ) （ 1）擴(kuò)散 (diffusion)：擴(kuò)散指使明文的統(tǒng)計特征消散在密文中，可以讓每個明文數(shù)字盡可能地影響多個密文數(shù)字獲得，等價于說每個密文數(shù)字被許多明文數(shù)字影響。 ? 一個擴(kuò)散的例子就是當(dāng)前明文字母開始的若干明文字母之和 (mod26)作為對應(yīng)的密文字母。 ? 在二進(jìn)制分組密碼中，對明文進(jìn)行置換后再用某個函數(shù)作用，重復(fù)多次就可獲得較好的擴(kuò)散效果。因?yàn)樵济魑闹械牟煌粚γ芪哪骋晃欢紩a(chǎn)生影響。 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES （ 2）混淆 (confusion) 其目的在于使作用于明文的密鑰和密文之間的關(guān)系復(fù)雜化，是明文和密文之間、密文和密鑰之間的統(tǒng)計相關(guān)特性極小化，從而使統(tǒng)計分析攻擊不能奏效。 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? 乘積密碼（ Product Cipher） 就是以某種方式連續(xù)執(zhí)行兩個或多個簡單密碼（如替代、置換），以使得所得到的最后結(jié)果或乘積比其任意一個組成密碼都更強(qiáng)的分組密碼。 ? Shannon提出交替使用混淆和擴(kuò)散進(jìn)行乘積密碼?；?Shannon 理論， Feistel建議交替地使用代換和置換。 Feistel密碼結(jié)構(gòu) ? 方法 ? 將輸入分組分成左右兩部分。 ? 以右半部數(shù)據(jù)和子密鑰作為參數(shù)，對左半部數(shù)據(jù)實(shí)施代換操作 。 ? 將兩部分進(jìn)行互換，完成置換操作。 ? 優(yōu)點(diǎn) ? 能夠產(chǎn)生雪崩效應(yīng) ? 快速軟件加解密 ? 易于分析 ? 可自行設(shè)計的內(nèi)容： ? 分組長度 ? 密鑰長度 ? 輪數(shù) ? 子密鑰生成算法 ? 輪函數(shù) LEi = REi1 REi = LEi1?F(REi1,Ki) ? F Ki Li Ri Round i Li1 Ri1 Feistel每一輪的加密 (替換 +置換 ) 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ?DES加密操作 DES在加解密過程中，將明文和密文分成 64比特的分組進(jìn)行操作。其一大特點(diǎn)是解密過程與加密過程是相似的。 首先對 64比特的明文分組進(jìn)行 IP置換。 IP置換將輸入分組的第 58比特作為輸出的第 1比特，輸入的第 50比特作為輸出的第 2比特，依次類推。然后用密鑰 k對得到的結(jié)果進(jìn)行迭代操作。最后再對迭代操作的結(jié)果進(jìn)行 IP1置換產(chǎn)生輸出分組。下面是DES算法的略圖。 48bit sub key 58 50 42 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 21 13 5 63 55 47 39 31 23 15 7 40 8 48 16 56 24 64 32 39 7 47 15 55 23 63 31 38 6 46 14 54 22 62 30 37 5 45 13 53 21 61 29 36 4 44 12 52 20 60 28 35 3 43 11 51 19 59 27 34 2 42
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