對(duì)稱加密算法ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-13 17:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Feistel模型實(shí)現(xiàn)完全性的性能分析 ? 如果對(duì)每個(gè)密鑰 k,迭代次數(shù)為 m的加密變換 Ek(x)的每個(gè)輸入比特的變化都可能會(huì)影響到每個(gè)輸出比特的變化 ,則稱 Ek(x)是完全的 ? 意義 : 實(shí)現(xiàn)了 Shannon提出的擴(kuò)散性原則 ? 擴(kuò)散原則 (Diffusion) ? 讓明文中的每一位影響密文中的盡可能多的位，或者說(shuō)讓密文中的每一位都受到明文中的盡可能多位的影響 ? 在檢驗(yàn)完全性時(shí) ,無(wú)法對(duì)所有的密鑰都來(lái)檢驗(yàn)影響的必然性 , 只好退而求其次 ,來(lái)分析這種可能性 結(jié)論 ? 如果 Feistel模型的 F函數(shù)需要 T圈迭代才能實(shí)現(xiàn) 完全性 ,則Feistel模型經(jīng) T+2圈迭代可實(shí)現(xiàn) 完全性 ? Feistel模型至少需要 3圈才可實(shí)現(xiàn)完全性 ? DES算法需且只需 5圈即可實(shí)現(xiàn)完全性 11 2 12 1 1 3 2 11 : ( , ( ) )2 : ( ( ) , ( ( ) )3 : ( ( ( ) ) , ( ( ( ) ) ( ( ( ) ) )kk k kk k k k k ky x f yx f y y f x f yy f x f y x f y f y f x f y?? ? ?? ? ? ? ? ?第 圈 輸 出第 圈 輸 出第 圈 輸 出DES特征 ? 分組加密算法：明文和密文為 64bit分組長(zhǎng)度 ? 對(duì)稱算法：加密和解密除密鑰編排不同外，使用同一算法 ? 密鑰長(zhǎng)度： 56bit，每個(gè)第 8位為奇偶校驗(yàn)位，可忽略 ? 密鑰可為任意的 56位數(shù)，存在弱密鑰，容易避開(kāi) ? 采用混亂和擴(kuò)散的組合，每個(gè)組合先替代后置換，共 16輪 ? 只使用了標(biāo)準(zhǔn)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，易于實(shí)現(xiàn) DES示意圖 DES的描述 輸入 64比特明文數(shù)據(jù) 初始置換 IP 在密鑰控制下 16輪迭代 初始逆置換 IP1 輸出 64比特密文數(shù)據(jù) DES算法框圖 交換左右 32比特 DES加解密過(guò)程 令 i表示迭代次數(shù)， ?表示逐位模 2求和， f為加密函數(shù)。 )(6416,2,1),(16,2,1)64(1616111100LRIPb i tikRfLRiRLb i tIPRLiiiiii???????????????密文輸入碼??)(641,15,16),(1,15,16)64(0011111616LRIPb i tikRfRLiLRb i tIPLRiiiiii???????????????明文密文??DES中的各種置換、擴(kuò)展和替代 初始置換 IP和初始逆置換 IP—1 IP和 IP—1 2 0 1 439。MM?1 4 2 039。 39。39。MM?IP IP—1 Li1（ 32比特） Ri1（ 32比特） Li（ 32比特） 48比特寄存器 選擇擴(kuò)展運(yùn)算 E 48比特寄存器 子密鑰 Ki （ 48比特） 32比特寄存器 選擇壓縮運(yùn)算 S 置換運(yùn)算 P Ri（ 32比特） Li=Ri1 DES的 一輪迭代 擴(kuò)展置換Ｅ 盒 － 32位擴(kuò)展到 48位 擴(kuò)展 壓縮替代 S盒 － 48位壓縮到 32位 共 8個(gè) S盒 S盒 1 S盒 2 S盒 3 S盒 4 S盒 5 S盒 6 S盒 7 S盒 8 S盒的構(gòu)造 1 2 3 4 5 6 1 6 2 62 3 4 5 21 1 3 3 91 1 0 0 1 1 1 0 0 1 9b b b b b b b b Sb b b b??????行： 盒子 行 列列： 值：1 4 = 1 1 0 0 原則： S盒的每一位輸出都不是輸入的線性或仿射函數(shù) 仿射函數(shù) 設(shè) f是 n元布爾函數(shù) ,如果 則稱 f 是仿射函數(shù) 。又若仿射函數(shù)滿足 f(0)=0,則 f 為線性函數(shù) . ,x ??? 都有 等價(jià)定義 : 設(shè) f是 n元布爾函數(shù) ,則 f是仿射函數(shù)等價(jià)于存在常數(shù) c1,c2,… ,和 a使對(duì)所有 x,都有 此時(shí) ,如果 a=0,則 f為線性函數(shù) . 仿射函數(shù)的缺點(diǎn) : (1) 輸入與輸出之間的代數(shù)關(guān)系太簡(jiǎn)單 。 (2) 輸入的變化與輸出的變化之間的代數(shù)關(guān)系太簡(jiǎn)單 . 仿射函數(shù)的優(yōu)點(diǎn) : 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單 ( ) ( ) ( ) ( 0 )f x f x f a f?? ? ? ?,x ??? 都 有1 1 2 2() nnf x c x c x c x a? ? ? ? ? S盒 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) ? S盒的每一位輸出都不是輸入的線性或仿射函數(shù)。 ? S盒的輸入發(fā)生 1比特變化，輸出至少有 2比特發(fā)生變化。 ? 當(dāng)固定 S盒的 1位輸入時(shí)， S盒的每一位輸出中 0和 1的個(gè)數(shù)盡可能平衡。 S盒的作用 ? S盒是 DES算法中 唯一的非線性變換 ， ? S盒實(shí)現(xiàn)了局部的混亂和擴(kuò)散；這種局部的混亂和擴(kuò)散通過(guò) E盒和 P盒并借助于多次迭代實(shí)現(xiàn)了整個(gè)密碼算法的混亂和擴(kuò)散 ? S盒只要稍有改變，其密碼強(qiáng)度就會(huì)大大降低，因此，不要試圖改變一個(gè)密碼算法中的任何細(xì)節(jié) 如何全面準(zhǔn)確地度量 S盒的密碼強(qiáng)度和設(shè)計(jì)有效的 S盒是分組密碼設(shè)計(jì)和分析中的難題 置換 p盒的構(gòu)造 ?P置換的目的是提供雪崩效應(yīng) k1 （ 56 位） ( 48 位 )
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