【正文】 2 3 … … 63 64 明文輸入 64bit 1 2 3 … … 63 64 置換后的 64bit 1 2 … … 32 1 2 … … 32 置換后的左 32bit 置換后的右 32bit 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 22 / 107 16輪迭代的乘積變換 ? 倒數(shù)第二站將左 32 bit與右32 bit互換，余下的 16站功能相同，但使用密鑰的不同函數(shù)，解密用的密鑰與加密密鑰相同，只是解密步驟正好相反 64b明文 初始變換 迭代 1 迭代 2 迭代 16 32b交換 反向變向 56比特密鑰 . . . . 64b密文 (a) 概況 Li1 ? f(Ri1,Ki) Li1 Ri1 32b 32b Li Ri (b)其中一站的詳況 Tnbm P739 Fig. 87 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 23 / 107 逆初始置換 ? 即最后一站是16輪迭代后的64 bit組進(jìn)行變換，得到輸出的密文組，是第一站變換的逆變換 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 10 50 18 58 26 33 1 41 9 49 17 57 25 1 2 3 … … 63 64 置換后的 64bit 1 2 3 … … 63 64 輸出密文的 64bit 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 24 / 107 其中函數(shù) f 執(zhí)行的步驟 2 ? 根據(jù)一個(gè)固定的變位和復(fù)制規(guī)則把 32比特的 Ri1擴(kuò)展成 48比特的數(shù) E ? 把 E與密鑰 Ki異或，并分成 8組，每組 6比特，分別送入 8個(gè)不同的 S盒 32 1 2 3 4 5 4 5 6 7 8 9 8 9 10 11 12 13 12 13 14 15 16 17 16 17 18 19 20 21 20 21 22 23 24 25 24 25 26 27 28 29 28 29 30 31 32 1 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 25 / 107 ? 每個(gè) S盒的 64種可能的輸入，將被映射為 4比特的輸出 其中函數(shù) f 執(zhí)行的步驟 3 8個(gè) S盒中某一個(gè)的 6 bit輸入映射為 4 bit的輸出的過(guò)程 行 列 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 14 4 13 1 2 15 11 8 3 10 6 12 5 9 0 7 1 0 15 7 4 14 2 13 1 10 6 12 11 9 5 3 8 2 4 1 14 8 13 6 2 11 15 12 9 7 3 10 5 0 3 15 12 8 2 4 9 1 7 5 11 2 14 10 0 6 13 X5 X4 X3 X2 X1 X0 1 0 1 0 1 1 X5 X0 1 1 1 0 0 1 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 26 / 107 ? 8個(gè) S盒，每個(gè) S盒有 4個(gè)輸出，將通過(guò)一個(gè)32輸入的 P盒，再進(jìn)行置換運(yùn)算 其中函數(shù) f 執(zhí)行的步驟 4 16 7 20 21 29 12 28 17 1 15 23 26 5 18 31 10 2 8 24 14 32 27 3 9 19 13 30 6 22 11 4 25 32 bit作為 P盒的輸入 P盒置換后的 32 bit輸出 置換后的 32 bit輸出將與左邊的 32 bit異或，作為下一輪迭代的右邊數(shù)字段 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 27 / 107 f 函數(shù)的計(jì)算如下 Ri1(32位 ) 擴(kuò)展和變序成 48位 XOR Ki S盒（變成 32位） P盒 f(Ri1, Ki) 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 28 / 107 子密鑰產(chǎn)生器 Ki的計(jì)算 ? 子密鑰產(chǎn)生器框圖 ? 置換選擇 1 ? 循環(huán)左移 ? 置換選擇 2 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 29 / 107 子密鑰產(chǎn)生器框圖 Ci1(28 bit) Di1(28 bit) 循環(huán)左移 ti位 循環(huán)左移 ti位 置換選擇 2 Ki 密 鑰（ 64 bit – 8 bit） 置換選擇 1 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 30 / 107 子密鑰產(chǎn)生器 Ki的計(jì)算 ? 子密鑰產(chǎn)生器框圖 ? 置換選擇 1 ? 循環(huán)左移 ? 置換選擇 2 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 31 / 107 置換選擇 1 ? 64 bit中的 1 2 3 4 564位為校驗(yàn)位，其余 56位為有效位，用于子密鑰的計(jì)算 密 鑰（ 64 bit – 8bit） D0(28 bit) C0(28 bit) 28 bit 28 bit 57 49 41 33 25 17 9 1 58 50 42 34 26 18 10 2 59 51 43 35 27 19 11 3 60 52 44 36 63 55 47 39 31 23 15 7 62 54 46 38 30 22 14 6 61 53 45 37 29 21 13 5 28 20 12 4 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 32 / 107 子密鑰產(chǎn)生器 Ki的計(jì)算 ? 子密鑰產(chǎn)生器框圖 ? 置換選擇 1 ? 循環(huán)左移 ? 置換選擇 2 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 33 / 107 循環(huán)左移 ? 在各次迭代時(shí)，寄存器 C和 D的循環(huán)左移次數(shù)如下表： 第 i次迭代 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 循環(huán)左移次數(shù) 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 34 / 107 子密鑰產(chǎn)生器 Ki的計(jì)算 ? 子密鑰產(chǎn)生器框圖 ? 置換選擇 1 ? 循環(huán)左移 ? 置換選擇 2 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 35 / 107 置換選擇 2 Ci(28 bit) Di(28 bit) Ki(48 bit) 置換選擇2 14 17 11 24 1 5 3 28 15 6 21 10 23 19 12 4 26 8 16 7 27 20 13 2 41 52 31 37 47 55 30 40 51 45 33 48 44 49 39 56 34 53 46 42 50 36 29 32 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 36 / 107 3重 DES （ Triple DES） ? 解決 DES算法中密鑰太短的問(wèn)題，由 IBM公司提出 ? 具體方法：用兩個(gè) DES密鑰、三個(gè) DES階段來(lái)完成加密，首先，用 K1對(duì)明文進(jìn)行 DES加密，然后用 K2進(jìn)行 DES解密，最后再用 K1進(jìn)行 DES加密，產(chǎn)生最終的密文 ? 解密的方法正好相反 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 37 / 107 3重 DES圖例 E E D P C K1 K1 K2 加密過(guò)程 E D D P C K1 K1 K2 解密過(guò)程 Tnbm P741 Fig. 88 DES的三重加密和解密 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 38 / 107 對(duì)稱密鑰算法 ? 變換盒 P盒和替換盒 S盒 ? 乘積密碼 ? DES數(shù)據(jù)加密 ? AES—高 級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) ? 加密模式 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 39 / 107 AES— 高 級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) The Advanced Encryption Standard ? 用來(lái)替代 DES標(biāo)準(zhǔn)，從世界范圍內(nèi)征求方案 ? AES要求： ? 對(duì)稱塊加密 ? 設(shè)計(jì)是公開(kāi)的 ? 必須支持 128， 192和 256三種密鑰長(zhǎng)度 ? 必須可以用軟件和硬件實(shí)現(xiàn) ? 算法必須是公開(kāi)的，對(duì)所有人一視同仁 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 40 / 107 AES現(xiàn)有的方案 Rijndael ? 塊長(zhǎng) 128位，密鑰長(zhǎng) 128， 192或 256位 ? 塊長(zhǎng)和密鑰長(zhǎng)度的選擇是獨(dú)立的，通常有 128/128和128/256 ? 與 DES相同，該算法也由多次的替換和變位組成，迭代的次數(shù)取決于密鑰長(zhǎng)度和塊長(zhǎng)， 128/128是十次，最多是 14次 ? 與 DES不同的是所有的操作都是施加在所有的字節(jié)上 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 41 / 107 Rijndael算法 ? 設(shè)明文與密鑰長(zhǎng)度相同，迭代次數(shù)為 R，將明文和密鑰看成 M行 N列的矩陣 從原始密鑰產(chǎn)生 R+1個(gè)與原始密鑰等長(zhǎng)的子密鑰 將第 0個(gè)子密鑰與明文作異或運(yùn)算，得到第一次結(jié)果 按字節(jié)對(duì)中間結(jié)果用一個(gè) S盒進(jìn)行替換 按行進(jìn)行左移操作，第 J行左移 J個(gè)字節(jié) 按列與一個(gè)常量矩陣相乘生成一個(gè)新列 將中間結(jié)果與第 K個(gè)子密鑰作異或運(yùn)算生成下一個(gè)中間結(jié)果 循環(huán)K次 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 42 / 107 對(duì)稱密鑰算法 ? 變換盒 P盒和替換盒 S盒 ? 乘積密碼 ? DES數(shù)據(jù)加密 ? AES—高 級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) ? 加密模式 《 Computer Networks V4》 2022/5/28 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 43 / 107 加密模式 1 ? 電子代碼本模式 （ Electronic Code Book Mode） ：有一個(gè)明文和密文的對(duì)照本，同一明文總是對(duì)應(yīng)同一密文，如 DES，入侵者可以通過(guò)猜測(cè)解密，也可以通過(guò)分塊特性篡改