【正文】 ???????3210321002021103030202110103020101010302aaaabbbb 第 2章 對稱密鑰密碼體系 51 Network and Information Security （ 4） 輪密鑰加 (AddRoundKey) 輪密鑰加 (AddRoundKey， ARK):在輪密鑰加變換中，每一輪的輪密鑰按位與狀態(tài)進行異或運算 .輪密鑰通過密鑰按照密鑰方案來生成，下面將具體描述密鑰方案。 第 2章 對稱密鑰密碼體系 48 Network and Information Security 1 輪變換 對于 A E S 的每一輪，不同的變換作用于 128 比特的中間狀態(tài) （ s t a te ）。它的設(shè)計策略是寬軌跡策略。 第 2章 對稱密鑰密碼體系 46 Network and Information Security 高級加密標準（ AES） ? 高級加密標準產(chǎn)生背景 ? 1997年 4月 15日，美國 國家標準與技術(shù)研究所 (NIST)發(fā)起 征集 AES(Advanced Encryption Standard)的活動。 第 2章 對稱密鑰密碼體系 44 Network and Information Security ? IDEA是一個分組長度為 64位的分組密碼算法 ， 密鑰長度為 128位 ， 同一個算法即可用于加密 ， 也可用于解密 。 第 2章 對稱密鑰密碼體系 36 Network and Information Security 4． 末置換函數(shù) IP1 末置換是 初始置換的逆變換 。 DES的 S盒大小為 6 4 。 嚴格地說，就是當任何單個輸入比特位 i發(fā)生變換時，一個 S盒的第 j比特輸出位發(fā)生變換的概率應為 1/2，且對任意的 i,j都應成立。 最后 ， 將 P盒置換的結(jié)果與最初的 64位分組的左半部分異或 ， 然后左 、 右半部分交換 ， 接著開始下一輪計算 。 八個 S盒如表 26所示 。 表 24 壓縮置換 PC–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 9,18? 第 2章 對稱密鑰密碼體系 20 Network and Information Security 圖 26 子密鑰產(chǎn)生 56 位密鑰PC 1C0D0左移 左移C1D1PC 2 K1左移 左移CiDiPC 2 Ki左移 左移C16D16PC 2 K16……… …… …第 2章 對稱密鑰密碼體系 21 Network and Information Security 3． 密碼函數(shù) F 1) 函數(shù) F的操作步驟 密碼函數(shù) F的輸入是 32比特數(shù)據(jù)和 48比特的子密鑰 ， 其操作步驟如圖 25所示 。 在 DES加密算法中 ，將用戶提供的 64位 初始密鑰 經(jīng)過 一系列的處理 得到 K1，K2， …， K16， 分別作為 1～ 16輪運算的 16個子密鑰 。 (2) 時間復雜性 ：完成攻擊所需要的時間。 第 2章 對稱密鑰密碼體系 9 Network and Information Security 密碼分析 ? 根據(jù)被破譯的難易程度，不同的密碼算法具有不同的安全等級 ? 如果 破譯算法的 代價 大于加密數(shù)據(jù)的價值 ，那么可能是安全的。 第 2章 對稱密鑰密碼體系 6 Network and Information Security 對稱密鑰密碼和非對稱密鑰密碼 ? 基于密鑰的算法通常有兩類： 對稱算法和非對稱算法 。 ? 對稱算法有時又叫傳統(tǒng)密碼算法，就是 加密密鑰能夠從解密密鑰中容易地推算出來 ，反過來也成立。 ? 如果破譯算法 所需的 時間 比加密數(shù)據(jù) 保密 的時間更長，那么可能是安全的。 (3) 存儲復雜性 ：進行攻擊所需要的存儲量。 現(xiàn)在來看如何獲得這 16個子密鑰 。 (1) 擴展置換 (E)。 第 2章 對稱密鑰密碼體系 25 Network and Information Security S盒的具體置換過程為：某個 Si盒的 6位輸入的第 1位和第 6位形成一個 2位的二進制數(shù) (從 0～ 3)， 對應表中的某一行 ；同時，輸入的中間 4位構(gòu)成 4位二進制數(shù)(從 0～ 15)對應表中的 某一列 (注意：行和列均從 0開始計數(shù) )。 第 2章 對稱密鑰密碼體系 30 Network and Information Security 表 27 P盒置換 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 第 2章 對稱密鑰密碼體系 31 Network and Information Security 2) 函數(shù) F的設(shè)計 函數(shù) F是 DES加密的核心 ， 它依賴于 S盒的設(shè)計 。 BIC的意思是當 單個輸入比特位 i發(fā)生變化時，輸出比特位j,k的變化應當互相獨立 ，且對任意的 i,j,k均應成立。 S盒越大 ， 就越容易 抵制差分和線性 密碼分析 。 對 L0和 R0進行 16輪相同的運算后 ， 將得到的兩部分數(shù)據(jù)合在一起 ， 經(jīng)過一個末置換函數(shù)就可得到 64位的密文 c， 即： c=IP1(R16L16) （ 16指的是 16輪 ） 表 28列出了該變換 。 ? IDEA的加密過程包括兩部分： ? (1) 輸入的 64位明文組 分成 四個 16位子分組 ： X XX3和 X4。對 AES的基本要求是： 比三重 DES快，至少與三重 DES一樣安全，數(shù)據(jù)分組長度為 128比特 ，密鑰長度為 128/192/256比特。寬軌跡策略是針對差分分析和線性分析提出的一種新的策略，其最大優(yōu)點是可以給出算法的最佳差分特性的概率及最佳線性逼近的偏差的界。 A E S 的輪變換包含下面四種不同的變換 （ 1 ） 字節(jié)變換（ S u b B y tes ） A E S 算法中最基本的運算單位是字節(jié)，也可以看作 8 個比特的序列，它是有限域 G F ( 28)中的一個元素。 第 2章 對稱密鑰密碼體系 52 Network and Information Security 序列密碼 序列密碼原理 序列密碼加密時將明文劃分成字符（如單個字母）或其編碼的基本單元（如 0、 1），然后將其與密鑰流進行運算（通常為異或），解密時以同步產(chǎn)生的相同密鑰流實現(xiàn)解密。 ? A5算法包括很多種 ， 主要為 A5/1和 A5/2。 （多數(shù)移位原則？） 最后，將三個移位寄存器最高位的 異或運算結(jié)果作為輸出 。