【正文】 ) 循環(huán)左移 循環(huán)左移 C1(28位 ) D1(28位 ) 置換選擇 2 K1 (48位 ) (56位 ) 循環(huán)左移 循環(huán)左移 Ci(28位 ) Di(28位 ) 置換選擇 2 Ki (48位 ) (56位 ) 16個子密鑰的生成算法 循環(huán)左移： 1 1 9 1 2 1 10 2 3 2 11 2 4 2 12 2 5 2 13 2 6 2 14 2 7 2 15 2 8 2 16 1 52 二、數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) 置換選擇 1 密鑰計算的目的在于產(chǎn)生加密和解密時所需要的 16個子密鑰，記作 K(i)。 47 二、數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) 使用選擇函數(shù) S 將以上第 j個 (1≤j≤6)二進(jìn)制的塊 （ 記為 Z j=zj1 zj2 zj3 zj4 zj5 zj6） 輸入第 j個選擇函數(shù) Sj。 2 改變 S 盒的 1 位輸入，輸出至少改變 2 位。 Si(i=1,2......8)的功能表： S1: 14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7, 0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8, 4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0, 15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13, S2: 15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10, 3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5, 0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15, 13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9, 45 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) S6: 12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11, 10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8, 9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6, 4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13, S7: 4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1, 13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6, 1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2, 6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12, S8: 13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7, 1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2, 7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8, 2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11, S3: 10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8, 13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1, 13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7, 1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12, S4: 7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15, 13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9, 10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4, 3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14, S5: 2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9, 14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6, 4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14, 11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3, 46 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) S 盒是 DES 的最敏感部分，其原理至今未公開。 可見輸入組 m和 IP (IP1 (m)) 是一樣的。IP (c) 32 二、數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) 輸入（ 64位） 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 輸出（ 64位） 初始變換 IP L0（ 32位） R0（ 32位） 初始變換 IP 33 二、數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) IP 中各列元素位置號數(shù)相差為 8 ， 相當(dāng)于將原明文各字節(jié)按列寫出 ，各列比特經(jīng)過偶采樣和奇采樣置換后再對各行進(jìn)行逆序 ， 將陣中元素按行讀得的結(jié)果 。IP(m) 其中 IP為初始置換 ， IP1是 IP的逆 ， Ti， i = 1,2,… 16是一系列的變換 。 明文： m=m1m2… m64 mi = 0,1 i = 1,2,… 64 密鑰： k=k1k2… k64 ki = 0,1 i = 1,2,… 64 其中 k8， k16， … ， k64是奇偶校驗位 ， 起作用的僅為 56位 。 1997年 1月 ， 用了 96天時間 ， 成功地破解了用 DES加密的一段信息；一年之后 ， 在第二屆賽事上 ， 這一記錄 41天 ； 1998年 7月 ， “ 第 22屆 DES挑戰(zhàn)賽（ DES Challenge II2） ” 把破解 DES的時間縮短到了只需 56個小時； “ 第三屆 DES挑戰(zhàn)賽 （ DES Challenge III） ”把破解 DES的時間縮短到了只需 小時 。 于1977年 7月 15日生效 。 產(chǎn)生： 美國商業(yè)部的國家標(biāo)準(zhǔn)局 NBS1973年 5月到 1974年 8月兩次發(fā)布通告 ， 公開征求用于電子計算機(jī)的加密算法 。 25 一、 DES算法概述 現(xiàn)代與古典密碼學(xué)采用的基本思想相同：替換與變位 。 英語單詞以 e、 s、 t、 d雙結(jié)尾的超過一半；以 t、 a、s、 w 為起始字母的約為一半 。 這樣將明文變成形式為一串?dāng)?shù)字密文 。 每個密鑰僅對一個消息使用一次 。T公司的 Gilbert Vernam在1917年提出 。 設(shè)密鑰 k=k1k2… kn， 明文 M=m1m2… mn， 加密 變換Ek(M)=c1c2… 。 密文是長方形的另兩個頂點 。 （ 6） I、 J看成是相同字母 。 密文是長方形的另兩個頂點 。 密文是其右邊字母 。 2539。 239。 仿射密碼： 如果選取 k1， k2兩個參數(shù)，其中 k1 與 26 互素，令 c≡(k 1m + k2)mod 26。 凱撒加密變換實際上是 c≡ (m + k) mod 26 其中 m是明文對應(yīng)的數(shù)據(jù) ， c是與明文對應(yīng)的密文數(shù)據(jù) ， k是加密用的參數(shù) ， 叫密鑰 。例： Playfair密碼。加密過程中是從明文字母表到密文字母表的一一映射。 例如： 線路加密法 明文以固定的寬度水平寫出，密文按垂直方向讀出。 存儲需求 。 可以用不同方式衡量攻擊方法的復(fù)雜性： 數(shù)據(jù)復(fù)雜性 。 如果不論密碼分析者有多少密文，都沒有足夠的信息恢復(fù)出明文，那么這個算法就是無條件保密的，只有一次一密亂碼本，才是無條件安全的 。 ? 選擇明文攻擊 （ chosen plaintext attacks） 。 常用的密碼分析攻擊有四類 ： 加密算法：公開 。 4*.若 Alice和 Bob在一次通信中使用相同的密鑰，那么這個加密體制為對稱的，否則稱為非對稱的。 DK（ EK（ M）） =M. 加密 解密 明文 M 密文 C 原始明文M 密鑰 K 密鑰 K EK（ M） =C DK（ C） =M. 5 二、加密和解密 第四章 傳統(tǒng)密碼學(xué) DK2 （ EK1（ M）） =M 雙鑰密碼體制 加密 解密 明文 M 密文 C 原始明文 M 加密 密鑰 K1 解密 密鑰 K2 EK1（ M） =C DK2（ C） =M 6 定義 : (密碼體制）它是一個五元組（ P,C,K,E,D)滿足條件： （ 1） P是可能明文的有限集；（明文空間） （ 2） C是可能密文的有限集；（密文空間） （ 3） K是一切可能密鑰構(gòu)成的有限集；（密鑰空間） *（ 4）任意 k∈ K,有一個加密算法 和相應(yīng)的解密算法 ，使得 和 分別為加密解密函數(shù)，滿足 dk(ek(x))=x, 這里 x ∈ P。 第四章 傳統(tǒng)密碼學(xué) 3 二、加密和解密 第四章 傳統(tǒng)密碼學(xué) 加密 解密 明文 M 密文 C 原始明文M E（ M） =C. D（ C） =M D（ E（ M）） =M 明文 Plaintext 密文 Cipher text 加密 Encryption 解密 Decryption 密鑰 key 4 二、加密和解密 第四章 傳統(tǒng)密碼學(xué) 密碼就是一組含有參數(shù) k的變換 E。 分組密碼算法：把明文分成等長的組分別加密 序列密碼算法：是一個比特一個比特地處理 ， 用已知的密鑰隨機(jī)序列與明文按位異或 。解密算法 D是加密算法 E的逆運(yùn)算，解密算法也是含參數(shù) k的變換。 3*.好的密鑰算法是唯密鑰而保密的。兩者相互對立、促進(jìn)。 已知：截獲部分密文；若干明文 ——密文對 。 三、密碼分析 第四章 傳統(tǒng)密碼學(xué) 10 三、密碼分析 第四章 傳統(tǒng)密碼學(xué) 算法的安全性 密碼算法具有不同的安全等級 :以下情況可能是安全的 .破譯算法的代價大于加密數(shù)據(jù)的價值 .破譯算法所需的時間大于加密數(shù)據(jù)保密的時間 .用單密鑰加密的數(shù)據(jù)量小于破譯算法需要的數(shù)據(jù)量 Shannon理論：僅當(dāng)密鑰至少和明文一樣長時才無條件安全。如果一個算法用（現(xiàn)在或?qū)恚┛傻玫降馁Y源（ 公開數(shù)據(jù) ）都不能破譯，這個算法則被認(rèn)為在計算上是安全的。 完成攻擊所需要的時間 ， 這個經(jīng)常叫做工作因素 。 12 四、傳統(tǒng)密碼學(xué) 第四章 傳統(tǒng)密碼學(xué) 移位法 ： 將明文字母互相換位，明文的字母不變 ， 但順序被打亂了。有四種類型的代替密碼：（ 1）（ 1）單表（簡單）代替密碼：就是明文的一個字符用相應(yīng)的一個密文字符代替。 （ 3）多字母組代替密碼：字符塊被成組加密，例如 “ ABA”可能對應(yīng) “ RTQ”， ABB可能對應(yīng) “ SLL”等。 14 四、傳統(tǒng)密碼學(xué) 第四章 傳統(tǒng)密碼學(xué) 凱撒（ Caesar） 密碼 令 26個字母分別對應(yīng)于 0～ 25， a=1， b=2…… y=25， z=0。 3*移位密碼體制是替換密碼體制的一個特例，它僅含 26個置換做為密鑰空間 四、傳統(tǒng)密碼學(xué)