【正文】 位輸出，且這 8個(gè) S盒是不同的。 ? 移動(dòng)后經(jīng)過(guò)壓縮置換從 56位選出 48位 輪 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 位數(shù) 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 壓縮置換表 () ? 擴(kuò)展置換： R I從 32位擴(kuò)展到了 48位。 Y=IP1（ R16L16） 二、對(duì)稱密碼學(xué) 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES） 輸入64位 比特明文IP置 換表L0R0Li = Ri1 Ri = Li⊕f ( Ri1,Ki) （i = 1 , 2 , ?1 6 ）迭代16次IP逆 置換表輸出64位 比特密文L i1 R i1 P盒置換 R i L i 密鑰 移位 密鑰 移位 壓縮置換 S盒代替 擴(kuò)展置換 ⊕ ⊕ 二、對(duì)稱密碼學(xué) 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES） 圖 1一輪 DES L i=R i1 R i= L i1⊕ f(R i1,K i) **注：其中 L i和 R i是某一輪 DES迭代的結(jié)果的左半部分和右半部分，是第 i輪的 48位密鑰，且 f是實(shí)現(xiàn)代替、置換及密鑰異或等運(yùn)算的函數(shù) 二、對(duì)稱密碼學(xué) 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES） 初始置換： 在第一輪運(yùn)算之前執(zhí)行，對(duì)輸入分組實(shí)施如下表所示。 X0=IP（ X） =L0R0 其中 L0由 X0前 32位組成， R0由 X0的后 32位組成。它的加密過(guò)程可以表示為下面的函數(shù)： E(m)=(m+K) mod n m: 為明文字母在字母表中的位置數(shù) n: 為字母表中的字母?jìng)€(gè)數(shù) K: 為密鑰 E(m)為密文字母在字母表中對(duì)應(yīng)的位置數(shù) 如：明文字母 H ,m=8 設(shè) k=4 則密文？ 一、基本概念 古 典 密 碼 學(xué) 20世紀(jì)的密碼機(jī) 二、對(duì)稱密碼學(xué) 對(duì)稱密碼學(xué)概述 加密： EK（ M） = C 解密： DK（ C） = M 等效于 DK（ EK（ M）） =M 數(shù)學(xué)變換 函數(shù) 密鑰 K 明文 密文 數(shù)學(xué)變換 函數(shù) 密鑰 K 明文 密文 二、對(duì)稱密碼學(xué) 對(duì)稱密碼學(xué)概述 網(wǎng)絡(luò) 信息 M 對(duì)稱密碼算法 密鑰 K 密文 C 用戶 A 對(duì)稱密碼算法 密文 C 用戶 B 信息 M 密鑰 K 二、對(duì)稱密碼學(xué) 對(duì)稱密碼學(xué)分類 塊密碼（分組密碼） 一次若干位一組地對(duì)明文進(jìn)行操作和運(yùn)算 流密碼（序列密碼） 每次一位地對(duì)明文進(jìn)行操作和運(yùn)算 二、對(duì)稱密碼學(xué) 塊 密 碼 工作方式 將明文分成固定長(zhǎng)度的組（塊），如64bit一組，用同一密鑰和算法對(duì)每一塊加密，輸出也是固定長(zhǎng)度的密文。 ? 周期性換位 ? E =（ 2， 1， 4， 3） ? D =（ 2， 1， 4， 3） ? M =“置換密碼 ” ? C = E(M) = “換置碼密 ” ? 矩陣換位 將明文 P=can you understand排列為 4 4的矩陣： 列序： 1 2 3 4 c a n y o u u n d e r s t a n d 密鑰： 4 3 1 2表示將矩陣中第 1列字符作為密文序列的第 3組，矩陣中第 2列作為密文序列的第 2組，依次類推，結(jié)果如下： C=y n s d n u r n c o d t a u e a 一、基本概念 古 典 密 碼 學(xué) ? 代替密碼（ substitution cipher)：就是明文中的每一個(gè)字符被替換成密文中的另一個(gè)字符。 加解密過(guò)程示意圖 明文 明文 密文 加密算法 解密算法 密鑰 密鑰 一、基本概念 密碼學(xué)基本概念 密碼系統(tǒng) 一個(gè)密碼系統(tǒng)可以用以下數(shù)學(xué)符號(hào)描述： S = {P， C， K， E， D} P = 明文空間 C = 密文空間 K = 密鑰空間 E = 加密算法 D = 解密算法 當(dāng)給定密鑰 k∈ K時(shí)，加解密算法分別記作Ek、 Dk，密碼系統(tǒng)表示為 Sk = {P， C， k， Ek， Dk} C = Ek（ P） P = Dk（ C） = Dk（ Ek（ P） ） 一、基本概念 密 碼 學(xué) 歷 史 發(fā)展史 早在 4000多年以前，古埃及人就在墓志銘中使用過(guò)類似于象形文字那樣奇妙的符號(hào)； 公元前約 50年，凱撒密碼－一種簡(jiǎn)單的字符替換－被認(rèn)為是最早的正式算法； 雙軌式密碼、網(wǎng)格式密碼、字典編號(hào)密碼； 傳統(tǒng)密碼學(xué)、現(xiàn)代密碼學(xué)、量子密碼學(xué)。 破譯： 非法接收者試圖從密文分析出明文的過(guò)程。 一、基本概念 密碼學(xué)概述 一、基本概念 密碼學(xué)基本概念 明文： 需要秘密傳送的消息。 ?密碼學(xué)包含兩方面內(nèi)容：密碼編碼學(xué)、密碼分析學(xué)。 ? 算法： BCH碼、循環(huán)碼、線性分組碼等。課程綱要 ?信息加密技術(shù)的基本概念 ?對(duì)稱密碼學(xué) ?公鑰密碼學(xué) ?密 鑰管理與交換技術(shù) ?密碼分析與攻擊 ?網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù) ?加密解密案例 一、基本概念 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 信源編碼 加密 信道編碼 公開信道 信源譯碼 信道譯碼 解密 首先進(jìn)行采樣 一、基本概念 數(shù)字通信系統(tǒng)研究領(lǐng)域 ? 信源編碼 ? 目的：采集數(shù)據(jù)、壓縮數(shù)據(jù)以利于信息的傳送。 ? 密碼學(xué) ? 目的：保密通信。 密碼編碼學(xué)是對(duì)信息編碼以隱蔽信息的一門學(xué)問(wèn)。 密文： 明文經(jīng)過(guò)密碼變換后的消息。 加密算法： 對(duì)明文進(jìn)行加密時(shí)采用的一組規(guī)則。 應(yīng)用領(lǐng)域 軍事、外交、情報(bào) 商業(yè)、個(gè)人通信 一、基本概念 密碼體制的分類 單鑰密碼學(xué)（對(duì)稱密碼學(xué)） 加密密鑰和解密密鑰相同； 系統(tǒng)的保密性取決于密鑰的安全性； 如何分發(fā)密鑰是難點(diǎn)。接收者對(duì)密文做反向替換就可以恢復(fù)出明文。 主要算法 DES、 3DES、 IDEA、 RC AES等。 F的 16次迭代 , 根據(jù)下述規(guī)則來(lái)計(jì)算 LiRi(1=i=16） Li=Ri1, Ri=Li1 ? F(Ri1, Ki) 其中 Ki是長(zhǎng)為 48位的子密鑰。例如：初始置換把明文的第 58位換到第 1位的位置，把第 50位換到第 2位的位置 … 二、對(duì)稱密碼學(xué) 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES） 二、對(duì)稱密碼學(xué) 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES） 密鑰置換： 不考慮每個(gè)字節(jié)的第 8位， DES的密鑰由 64位減至 56位如下表所示 () 在 DES的每一輪中，從 56位密鑰產(chǎn)生出不同的 48位子密鑰 子密鑰的產(chǎn)生： ? 56位密鑰被分成兩部分，每部分 28位。這個(gè)運(yùn)算改變了位的次序，重復(fù)了某些位。最后輸出 32位 48位輸入 32位輸出 S盒 1 S盒 2 S盒 7 S盒 8 …… ?每個(gè) S盒都是一個(gè) 4行、 16列的表。 B2b5構(gòu)成了一個(gè) 4位的數(shù)，對(duì)應(yīng)著表中的一列。 1999年，幾個(gè)小時(shí)內(nèi)就能破解 。 單獨(dú)用一種方法，容易被攻破。 二、對(duì)稱密碼學(xué) 高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（ AES） 1997年 4月 15日美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所 NIST 發(fā)起了征集 AES算法的活動(dòng)并成立了專門的 AES工作組 目的 是為了確定一個(gè)非保密的公開披露的全球免費(fèi)使用的分組密碼算法用于保護(hù)下一世紀(jì)政府的敏感信息并希望成為秘密和公開部門的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) 1997年 9月 12日在聯(lián)邦登記處公布了征集 AES候選算法的通告 AES的基本要求是 比三重 DES快或至少和三重 DES一樣 安全分組長(zhǎng)度 128比特，密鑰長(zhǎng)度為 128/192/256比特 1998年 8月 20日 NIST召開了第一次候選大會(huì)并公布了 15個(gè)候選算法 二、對(duì)稱密碼學(xué) 高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（ AES） 1999年 3月 22日舉行了第二次 AES候選會(huì)議從中選出 5個(gè)算法 MARS RC6 Serpent Twofish Rijndael 2022年 10月，美國(guó)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì) (NIST) 選定 “ Rijndael”全為 AES Rijndael是迭代分組密碼，其分組長(zhǎng)度和密鑰長(zhǎng)度都是可變的； 為了滿足 AES的要求，分組長(zhǎng)度為 128bit，密碼長(zhǎng)度為 128/192/256bit，相應(yīng)的輪數(shù) r為10/12/14。在實(shí)際應(yīng)用中，一方需要與成千上萬(wàn)的通信方進(jìn)行交易，若采用單鑰密碼技術(shù)，每個(gè)用戶需要管理成千上萬(wàn)個(gè)不同對(duì)象通信的密鑰。 二、 公鑰 密碼學(xué) 公鑰密碼學(xué)中的密碼管理 二、 公鑰 密碼學(xué) RSA算法概述 ?Rivest, Shamir和 Adleman 1977年研制并且 1978年首次發(fā)表。 ?硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)，比 DES慢約 1000倍。 二、 公鑰 密碼學(xué) RSA算法描述 設(shè) n是兩個(gè)不同奇素?cái)?shù)之積，即 n = pq， 計(jì)算其歐拉函數(shù)值 z=Φ(n)=(p1)(q1). 隨機(jī)選一整數(shù) e,1≤e Φ(n), (Φ(n),e)= e和 (p1)(q1)互素 因而在模 z下 ,e有逆元 取公鑰為 n,e,秘密鑰為 d.(p,q不再需要，應(yīng)該被舍棄，但絕不可泄露 ) 定義加密變換為 解密變換為 nek ZxnxxE ?? ,m o d)(ndk ZynyyD ?? ,m o d)() mod( 1 z e d ? ? 令 P=5,q=11 ? 取 e=3,n=5*11=55 ? 則 z=(51)*(q1)=40, ? 計(jì)算 e*d=1(mod z),可得 d=27 ? 得到公鑰 (55,3),私鑰為 (55,27) ? 設(shè)明文 m為 809,兩位為一組則為 08,09 則 c1=m1e(mod n)=(08)3(mod 55)=17。 密碼分析者攻擊 RSA體制的關(guān)鍵點(diǎn)在于如何分解n。 要求對(duì)公開密鑰進(jìn)行保護(hù)，防止修改。 二、 公鑰 密碼學(xué) MD系列雜湊函數(shù) ?Ron Rivest設(shè)計(jì)的系列雜湊函數(shù)系列 : ? MD4 [RFC1320] ? MD5 是 MD4的改進(jìn)型 [RFC1321] ? MD2 [RFC1319]，已被 Rogier等于 1995 年攻破 ?較早被標(biāo)準(zhǔn)化組織 IETF接納，并已獲得廣泛應(yīng)用 ?Hash值長(zhǎng)度為 128bits ? MD5算法對(duì)任意長(zhǎng)度的輸入值處理后產(chǎn)生 128位的輸出值 ? 算法 : 首先對(duì)信息填充 N*512+448， 在 1步后附加一個(gè) 64位二進(jìn)制數(shù)，表示填充前信息長(zhǎng)度 對(duì)信息依次每次處理 512位，每次進(jìn)行4輪每輪 16步共 64步的信息變換處理 二、 公鑰 密碼學(xué) MD系列雜湊函數(shù) F,T[1…16],X[i] 16 steps G,T[17…32],X[ ?2i] 16 steps H,T[33…48],X[ ?3i] 16 steps I,T[49…64],X[ ?4i] 16 steps + + + + A B C D A B C D A B C D A B C D CVq 128 32 Yq 512 CVq+1 128 + is mod 232 明文 認(rèn)證碼 每一輪以當(dāng)前的 512位數(shù)據(jù)塊 (Yq)和 128位緩沖值 ABCD作為輸入，并修改緩沖值的內(nèi)容。 T表提供了隨機(jī)化的 32位模板， 消除了在輸入數(shù)據(jù)中的任何規(guī)律性的特征 。 D)) 16步操作中的 4次操作 ,16步操作按照一定次序順序進(jìn)行 FF(A,B,C,D,M[j],S,T[j])表示a=b+(a+(F(B,C,D)+M[j]+T[i])S) GG(A,B,C,D,M[j],S,T[j])表示a=b+(a+(G(B,C,D)+M[j]+T[i])S) HH(A,B,C,D,M[j],S,T[j])表示a=b+(a+(H(B,C,D)+M[j]+T[i])S) II(A,B,C,D,M[j],S,T[j])表示a=b+(a+(I(B,C,D)+M[j]+T[i])S) ―+‖定義為 mod232的模運(yùn)算 其中 , M[j]為第 q個(gè) 512位數(shù)據(jù)塊中的第 j個(gè) 32位子分組 T[i]是 232*abs(sin(i))的整數(shù)部分 ,i的