二、對(duì)稱密鑰密碼陽(yáng)振坤yzk@icstpkueducn計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)-全文預(yù)覽
【正文】 b34 b35 Sbox aij bij Institute of Computer Science amp。 ShiftRow(State)。 ShiftRow(State)。 Technology, Peking University 32 有限域 GF(28)上多項(xiàng)式 ?4byte向量～ GF(28)元素為系數(shù)多項(xiàng)式 (4次 ) ?加法 : 對(duì)應(yīng)系數(shù)的加法 (XOR) ?乘法 : 多項(xiàng)式模乘 , M(x)=x4+1 xj mod M(x) = xj mod 4 a(x)= a3x3+a2x2+a1x+a0, b(x)= b3x3+b2x2+b1x+b0 d(x) = a(x)b(x) = d3x3+d2x2+d1x+d0 mod M(x) |d0| |a0 a3 a2 a1| |b0| |d1| |a1 a0 a3 a2| |b1| |d2| = |a2 a1 a0 a3| |b2| |d3| |a3 a2 a1 a0| |b3| ?x?b(x) = b3x4+b2x3+b1x2+b0x = b2x3+b1x2+b0x+b3 即按字節(jié)循環(huán)左移位 . Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 29 AES介紹 ?1997年 NIST宣布征集 AES算法 ?要求 : 與 Tripe DES比要快且至少一樣安全 ,分組 128位 ,密鑰 128/192/256位 ?1998年確定第一輪 15個(gè)候選者 ?1999年確定第二輪五個(gè)候選者 : MARS, RC6, Rijndael, Serpent, Twofish ?2020年底 Rijndael成為勝利者 Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 25 Feistel結(jié)構(gòu)分析 ?Block size(64 ? 128) ?Key size(56 ? 128~256) ?Number of rounds(16) ?Subkey generation ? Round function(F) ?Fast software encryption/decryption ?Easy hardware implementation ?Simple structure ?Ease of analysis ? ? Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 22 分組密碼設(shè)計(jì)要求 ?Diffusion(彌散 ) 密文沒(méi)有統(tǒng)計(jì)特征，明文一位影響密文的多位，密鑰的一位也影響密文的多位 ?Confusion(混淆 ) 明文與密文、密鑰與密文的依賴關(guān)系充分復(fù)雜 ?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于分析 Institute of Computer Science amp。re本人建議密鑰與明文一樣長(zhǎng) ?Gillbert Vernam建議密鑰與明文一樣長(zhǎng)并且沒(méi)有統(tǒng)計(jì)特性 : Ci = Pi ? Ki ?進(jìn)一步的改進(jìn)是使用完全隨機(jī)的串作為密鑰 : Oime pad ?密鑰的交換與保管十分困難 ?加密的信息有長(zhǎng)度限制 ? ? Institute of Computer Science amp。re cipher例子 ?EK(P) = (Ka)+P mod 26 a b c d e f g h i j k l m 000102 030405 060708 091011 12 n o p q r s t u v w x y z 131415 161718 192021 222324 25 key: cryptographycryptographycr plain: yourpackagereadyroomathree cipher:AFSGIOI Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 16 Vigen233。 Technology, Peking University 12 Playfair cipher ?5 5變換矩陣 : I與 J視為同一字符 C R Y P T O G A H B D E F I K (cryptography) L M N Q S U V W X Z ?加密規(guī)則 :按成對(duì)字母加密 ? 成對(duì)重復(fù)字母加分隔符 (如 x) balloon ? ba lx lo on ? 同行取右邊 : rt ? YC ? 同列 取下邊 :fw ? NY ? 其他 取交叉 :ly ? NC, GK ? BE Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 9 古典密碼 ?Substitution Monoalphabetic cipher ? Playfair cipher ? Hill cipher ? Vigen233。 Technology, Peking University 6 密碼分析 密碼分析 (破譯 ) ?Ciphertext only 已知 : Ciphertext ?Known plaintext(已知明文攻擊 ) 已知 : 部分明文密文對(duì) ?Chosen plaintext(選擇明文攻擊 ) 可以選擇任意明文并得到對(duì)應(yīng)的密文 ?Chosen ciphertext(選擇密文攻擊 ) 可以選擇部分密文并得到對(duì)應(yīng)的明文 Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 2 ?信息安全引論 ?對(duì)稱密鑰密碼 ?對(duì)稱密鑰密碼應(yīng)用基礎(chǔ) ?公開(kāi)密鑰密碼 ?數(shù)字簽名與 Hash函數(shù) ?公開(kāi)密鑰密碼應(yīng)用基礎(chǔ) ?密鑰交換與密鑰管理 內(nèi)容提要 Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 1 二、對(duì)稱密鑰密碼 陽(yáng)振坤 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)研究所 密碼算法與應(yīng)用基礎(chǔ) Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 5 密碼分類 密碼系統(tǒng)的幾種分類 ?按執(zhí)行的操作 替換 (substitution)與換位 (permutation) ?按密鑰的數(shù)量 單密鑰 (對(duì)稱密鑰 )與雙密鑰 (公開(kāi)密鑰 ) ?按明文處理方式 流密碼 (stream cipher)與分組密碼 (block cipher) Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 8 關(guān)于對(duì)稱密碼 ... ? 關(guān)于對(duì)稱密碼 ... ?歷史悠久 ?經(jīng)驗(yàn)比例大 ?理論結(jié)果少 ?算法復(fù)雜 ? 破譯的代價(jià)或者時(shí)間難于準(zhǔn)確估計(jì) ?密鑰長(zhǎng)度 ?數(shù)據(jù)塊大小 ? Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 11 單表替換密碼的破譯 ?密鑰空間為 26! 4 * 1026 ?通過(guò)字母的使用頻率破譯 ? Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 15 Hill cipher ?基于矩陣的線性變換 : C = KP ?K是一個(gè) m*m矩陣 ,在 Z26上可逆 ,即存在 K1使得 : KK1 = I (在 Z26上 ) 17 17 05 04 09 15 K = 21 18 21 K1 = 15 17 06 02 02 19 24 00 17 ?完全隱藏了字符 (對(duì) )的頻率 ?線性變換的安全性很脆弱 ? ? Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking Univ
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