網(wǎng)絡(luò)與信息安全(已修改)
2025-02-05 13:06 本頁面
【正文】 密碼學(xué)基礎(chǔ)（ 2）胡建斌北京大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息安全研究室Email: 目 錄1. 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)2. 公開密鑰算法數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ Data Encryption Standard,DES)背景167。 發(fā)明人 ：美國 IBM公司 W. Tuchman 和 C. Meyer 19711972年研制成功167。 基礎(chǔ)： 1967年美國 Horst Feistel提出的理論167。 產(chǎn)生：美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（ NBS)1973年 5月到 1974年 8月兩次發(fā)布通告， 公開征求用于電子計(jì)算機(jī)的加密算法。經(jīng)評選從一大批算法中采納 了 IBM的 LUCIFER方案167。 標(biāo)準(zhǔn)化： DES算法 1975年 3月公開發(fā)表， 1977年 1月 15日由美國國家標(biāo) 準(zhǔn)局頒布為數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ Data Encryption Standard），于 1977年 7月 15日生效背景167。 美國國家安全局（ NSA, National Security Agency)參與了美國國家標(biāo)準(zhǔn)局制定數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)的過程。 NBS接受了 NSA的某些建議，對算法做了修改，并將密鑰長度從 LUCIFER方案中的 128位壓縮到 56位167。 1979年，美國銀行協(xié)會(huì)批準(zhǔn)使用 DES167。 1980年， DES成為美國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) (ANSI)標(biāo)準(zhǔn)167。 1984年 2月， ISO成立的數(shù)據(jù)加密技術(shù)委員會(huì) (SC20)在 DES基礎(chǔ)上制定數(shù)據(jù)加密的國際標(biāo)準(zhǔn)工作DES概述167。 分組加密算法：明文和密文為 64位分組長度167。 對稱算法：加密和解密除密鑰編排不同外，使用同一算法167。 密鑰長度： 56位，但每個(gè)第 8位為奇偶校驗(yàn)位，可忽略167。 密鑰可為任意的 56位數(shù)，但存在弱密鑰，容易避開167。 采用混亂和擴(kuò)散的組合，每個(gè)組合先替代后置換，共 16輪167。 只使用了標(biāo)準(zhǔn)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，易于實(shí)現(xiàn)DES加密算法的一般描述輸入 64比特明文數(shù)據(jù)初始置換 IP在密鑰控制下16輪迭代初始逆置換 IP1輸出 64比特密文數(shù)據(jù)交換左右 32比特 DES加密過程DES加密過程令 i表示迭代次數(shù)， ?表示逐位模 2求和， f為加密函數(shù)DES解密過程令 i表示迭代次數(shù)， ?表示逐位模 2求和， f為加密函數(shù)DES中的各種置換、擴(kuò)展和替代初始置換 IP和初始逆置換 IP—1 IP和 IP—1IPIP—1Li1（ 32比特） Ri1（ 32比特）Li（ 32比特）48比特寄存器選擇擴(kuò)展運(yùn)算 E48比特寄存器子密鑰 Ki（ 48比特）32比特寄存器選擇壓縮運(yùn)算 S置換運(yùn)算 PRi（ 32比特）Li=Ri1DES的一輪迭代擴(kuò)展置換Ｅ 盒 － 32位擴(kuò)展到 48位擴(kuò)展壓縮替代 S盒 － 48位壓縮到 32位共 8個(gè) S盒S盒 1S盒 2S盒 3S盒 4S盒 5S盒 6S盒 7S盒 8S盒的構(gòu)造S盒的構(gòu)造167。 DES中其它算法都是線性的，而 S盒運(yùn)算則是非線性的167。 S盒不易于分析，它提供了更好的安全性167。 所以 S盒是算法的關(guān)鍵所在S盒的構(gòu)造準(zhǔn)則167。 S盒的每一行是整數(shù) 0， … ， 15的一個(gè)置換167。 沒有一個(gè) S盒是它輸入變量的線性函數(shù)167。 改變 S盒的一個(gè)輸入位至少要引起兩位的輸出改變167。 對任何一個(gè) S盒和任何一個(gè)輸入 X， S（ X）和 S(X?001100）至少有兩個(gè)比特不同（這里 X是長度為 6的比特串）167。 對任何一個(gè) S盒，對任何一個(gè)輸入對 e,f屬于 {0,1},S(X) S(X?11ef00)167。 對任何一個(gè) S盒，如果固定一個(gè)輸入比特，來看一個(gè)固定輸出比特的值，這個(gè)輸出比特為 0的輸入數(shù)目將接近于這個(gè)輸出比特為 1的輸入數(shù)目S盒的構(gòu)造要求167。 S盒是許多密碼算法的唯一非線性部件 ,因此 ,它的密碼強(qiáng)度決定了整個(gè)算法的安全強(qiáng)度167。 提供了密碼算法所必須的混亂作用167。 如何全面準(zhǔn)確地度量 S盒的密碼強(qiáng)度和設(shè)計(jì)有效的 S盒是分組密碼設(shè)計(jì)和分析中的難題167。 非線性度、差分均勻性、嚴(yán)格雪崩準(zhǔn)則、可逆性、沒有陷門置換 p盒的構(gòu)造p盒的構(gòu)造準(zhǔn)則167。P置換的目的是提供雪崩效應(yīng)167。明文或密鑰的一點(diǎn)小的變動(dòng)都引起密文的較大變化DES中的子密鑰的生成密鑰置換算法的構(gòu)造準(zhǔn)則167。 設(shè)計(jì)目標(biāo)：子密鑰的統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性和靈活性167。 實(shí)現(xiàn)簡單167。 速度167。 不存在簡單關(guān)系： ( 給定兩個(gè)有某種關(guān)
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1