對(duì)稱密鑰密碼體系(1)(編輯修改稿)
2025-06-18 05:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 29 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) DES的算法 密碼函數(shù) F ? 函數(shù) F的操作步驟 密碼函數(shù) F的輸入是 32比特?cái)?shù)據(jù)和 48比特的子密鑰 Ri － 1( 32 比特 )E48 比特S1S2S3S4S5S6S7S8Ki( 48 比特 )P32 比特輸出30 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) DES的算法 密碼函數(shù) F 擴(kuò)展置換 (E)。 將數(shù)據(jù)的右半部分 Ri從 32位擴(kuò)展為48位。位選擇函數(shù) (也稱 E盒 ) 31 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) DES的算法 密碼函數(shù) F ? 異或 。 擴(kuò)展后的 48位輸出 E(Ri)與壓縮后的48位密鑰 Ki作異或運(yùn)算 ? S盒替代 。 將異或得到的 48位結(jié)果分成八個(gè) 6位的塊 ， 每一塊通過對(duì)應(yīng)的一個(gè) S盒產(chǎn)生一個(gè) 4位的輸出 32 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) DES的算法 密碼函數(shù) F ? S盒的具體置換過程為：某個(gè) Si盒的 6位輸入的第 1位和第 6位形成一個(gè) 2位的二進(jìn)制數(shù) (從 0～ 3)，對(duì)應(yīng)表中的某一 行 ；同時(shí)，輸入的中間 4位構(gòu)成4位二進(jìn)制數(shù) (從 0～ 15)對(duì)應(yīng)表中的某一 列 (注意：行和列均從 0開始計(jì)數(shù) ) ? 例如，第 6個(gè) S盒的輸入為 110011，前后 2位形成的二進(jìn)制數(shù)為 11，對(duì)應(yīng)第 8個(gè) S盒的第 3行；中間 4位為 1001，對(duì)應(yīng)同一 S盒的第 9列 34 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) DES的算法 密碼函數(shù) FP盒置換 ? 將八個(gè) S盒的輸出連在一起生成一個(gè) 32位的輸出 ，輸出結(jié)果再通過 置換 P產(chǎn)生一個(gè) 32位 的輸出即：F(Ri, Ki)。 至此 ， 密碼函數(shù) F的操作就完成了 ? 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(jì)算 。 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 36 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) DES的算法 密碼函數(shù) F函數(shù) F的設(shè)計(jì) ? 函數(shù) F是 DES加密的核心 ， 它依賴于 S盒的設(shè)計(jì) 。這也適用于其它的對(duì)稱分組加密算法 ? F的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 函數(shù) F的基本功能就是 “ 擾亂 (confusion)”輸入 ，因此 ， 對(duì)于 F來說 ， 其非線性越高越好 ， 也就是說 ， 要恢復(fù) F所做的 “ 擾亂 ” 操作越難越好 37 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) DES的算法 密碼函數(shù) F函數(shù) F的設(shè)計(jì) ?雪崩準(zhǔn)則 (SAC) 就是要求算法具有良好的雪崩效應(yīng)，輸入當(dāng)中的一個(gè)比特發(fā)生變化都應(yīng)當(dāng)使輸出產(chǎn)生盡可能多的比特變化。嚴(yán)格地說，就是當(dāng)任何單個(gè)輸入比特位 i發(fā)生變換時(shí)，一個(gè) S盒的第 j比特輸出位發(fā)生變換的概率應(yīng)為 1/2，且對(duì)任意的 i,j都應(yīng)成立 ?比特獨(dú)立準(zhǔn)則 (BIC) BIC的意思是當(dāng)單個(gè)輸入比特位 i發(fā)生變化時(shí)，輸出比特位 j,k的變化應(yīng)當(dāng)互相獨(dú)立，且對(duì)任意的 i,j,k均應(yīng)成立 38 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) DES的算法 密碼函數(shù) F函數(shù) F的設(shè)計(jì) ? S盒設(shè)計(jì) ? 本質(zhì)上 S盒的作用就是對(duì)輸入向量進(jìn)行處理 ， 使得輸出看起來更具隨機(jī)性 ， 輸入和輸出之間應(yīng)當(dāng)是非線性的 ， 很難用線性函數(shù)來逼近 ? S盒的尺寸是一個(gè)很重要的特性 。 一個(gè) S盒其輸入為 n比特 ， 輸出為 m比特 。 DES的 S盒大小為6 4 。 S盒越大 ， 就越容易抵制差分和線性密碼分析 39 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) DES的算法 密碼函數(shù) F函數(shù) F的設(shè)計(jì) ? Nyberg提出了以下幾種 S盒的設(shè)計(jì)和實(shí)踐原則： ? 隨機(jī)性 ：采用某些偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器或隨機(jī)數(shù)表格來產(chǎn) 生 S盒的各個(gè)項(xiàng) ? 隨機(jī)測(cè)試 ：隨機(jī)選擇 S盒各個(gè)項(xiàng) ， 然后按照不同準(zhǔn)則 測(cè)試其結(jié)果 ? 數(shù)學(xué)構(gòu)造 ：根據(jù)某些數(shù)學(xué)原理來產(chǎn)生 S盒 。 其好處就 是可以根據(jù)數(shù)學(xué)上的嚴(yán)格證明來抵御差分和 線性密碼分析 ， 并且可以獲得很好的擴(kuò)散 (Diffusion)特性 40 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) DES的算
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