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正文內(nèi)容

基于des的對(duì)稱(chēng)加密算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)

2025-07-19 01:06 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 171011685315130149141121247131501510398642111101378159125630141181271142136150910453S61211015926801334147511101542712956113140113891415528123704101131164321295151011141760813S74112141508133129751061130117491101435122158614111312371410156805926111381410795015142312S81328461511110931450127115138103741256110149271141912142061013153582114741081315129035611 (s盒) 密鑰的產(chǎn)生,可以看出:輸入的初始密鑰為64位的,但是其實(shí)真正使用的只有其中的56位被使用了,將64位劃分成一個(gè)8X8矩陣,每行的第八位都是被舍去的,第8位是校驗(yàn)位。得到的56位密鑰首先要經(jīng)過(guò)置換選擇1()處理,之后每輪產(chǎn)生子密鑰時(shí)56位密鑰被分為左右28位,每次各自進(jìn)行循環(huán)左移(或旋轉(zhuǎn))1位到2位,移位后的值作為下一輪的輸入。同時(shí)對(duì)它們使用置換選擇2(),得到本輪的一個(gè)子密鑰。 密鑰產(chǎn)生示意圖57494133251791585042342618102595143352719113605244366355473931331576254463830221466153453729211352820124(PC1表)1417112415328156211023191242681672720132415231374755304051453348444939563453464250362932(PC2表)第二章 DES算法的安全性分析及改進(jìn) DES算法基于對(duì)稱(chēng)加密算法的問(wèn)題 DES是對(duì)稱(chēng)的分組密碼算法。對(duì)稱(chēng)的分組密碼算法最主要的問(wèn)題是:由于加解密雙方都要使用相同的密鑰,因此在發(fā)送、接收數(shù)據(jù)之前必須完成密鑰的分發(fā),因而密鑰的分發(fā)便成了該加密體系中的最薄弱風(fēng)險(xiǎn)最大的環(huán)節(jié),各種基本的手段均很難保障安全地完成此項(xiàng)工作。從而使密鑰更新的周期加長(zhǎng),給他人破譯密鑰提供了機(jī)會(huì)。同時(shí)在多人通信的過(guò)程中,密鑰的分配和管理也是一個(gè)很大的問(wèn)題。如果大家采用的是同一個(gè)密鑰,那么當(dāng)這個(gè)密鑰被破解的時(shí)候,整個(gè)通信都會(huì)變得不安全,如果大家采用的是不同的密鑰,那么N個(gè)人參加通信的話(huà)就需要N(N1)個(gè)密鑰,如此多的密鑰將會(huì)非常難以管理。 DES算法的密鑰 密鑰的長(zhǎng)度DES算法的密鑰長(zhǎng)度為56位,也就是說(shuō)密鑰存在2的56次方種可能,為72057594037927936 個(gè)密鑰。在設(shè)計(jì)之初,這樣的密鑰長(zhǎng)度的DES算法是相當(dāng)安全的,假設(shè)一臺(tái)沒(méi)毫秒執(zhí)行一次DES解密的計(jì)算機(jī)大約需要1000年才能破譯出密文。在1977年DES剛被認(rèn)定為標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候,但是如果想在是10小時(shí)左右破譯出密文的話(huà),大約需要花費(fèi)2000萬(wàn)美元,很顯然這是得不償失的,而隨著計(jì)算機(jī)硬件能力的提升,破解的成本在逐年降低 。1993年,邁克爾維納設(shè)計(jì)了一部造價(jià)約1百萬(wàn)美元的破解器,大約可以在7小時(shí)內(nèi)找到一個(gè)密鑰。但是這個(gè)機(jī)器并沒(méi)有被真正制造。1998年,電子前哨基金會(huì)(EFF,一個(gè)信息人權(quán)組織)制造了一臺(tái)DES破解器,造價(jià)約250,000美元。該破解器可以用稍多于2天的時(shí)間暴力破解一個(gè)密鑰,它顯示了迅速破解DES的可能性。2006年德國(guó)的魯爾大學(xué)與基爾大學(xué)的工作組建造了COPACOBANA,這個(gè)破解器成本比EFF的破解器低了有25倍左右,同時(shí)這臺(tái)機(jī)器還可以通過(guò)重配置,來(lái)用于別的密碼的破解,2008年,COPACOBANA 的改進(jìn)版出現(xiàn),破解的時(shí)間被縮小到了1天以?xún)?nèi)。DES算法本身存在一個(gè)缺陷:(1) DES算法中存在簡(jiǎn)單關(guān)系。簡(jiǎn)單關(guān)系可以用以下關(guān)系式表示:如果 EK (P)= C 則有 Efkgp,k= h(c,k) 而DES中存在下面的關(guān)系: Ek P=C 所以 EkiPi=Ci , Pi、Ci、Ki 是P、C、K的逐位取補(bǔ),這表明在DES中令 K、P、C的逐位取補(bǔ)等于f、g、h 就滿(mǎn)足了簡(jiǎn)單關(guān)系,這個(gè)關(guān)系可以是DES的窮舉破解的復(fù)雜性降低2個(gè)因子。 (2)由于DES具有互補(bǔ)性,在對(duì)DES進(jìn)行窮舉破解的時(shí)候,僅需要搜索其整個(gè)密鑰空間的一半。 存在弱密碼由于算法各輪的子密鑰是通過(guò)改變初始密鑰這種方式得到的,因此有些初始密鑰成了弱密鑰,初始密鑰分成兩部分每部分各自獨(dú)立的移動(dòng)如果每一部分的所有位都是0或1,那么算法的任意一個(gè)周期的子密鑰都是相同的,當(dāng)密鑰是全0全1或者一半全0一半全1時(shí)會(huì)發(fā)生這種情況,下面以十六進(jìn)制編碼的方式給出了四種弱密鑰弱密鑰值實(shí)際密鑰0101 0101 0101 01010000000 00000001F1F 1F1F 1F1F 1F1F0000000 FFFFFFFE0E0 E0E0 E0E0 E0E0FFFFFFF 0000000FEFE FEFE FEFE FEFEFFFFFFF FFFFFFF 弱密鑰其他還存在一些只能產(chǎn)生2個(gè)子密鑰的密鑰,被稱(chēng)為半弱密鑰01FE 01FE 01FE 01FEFE01 FE01 FE01 FE011FE0 1FE0 0EF1 0EF1E01F E01F F10E F10E01E0 01E0 01F1 01F1E001 E001 F101 F1011FFE 1FFE 0EFE 0EFEFE1F FE1F FE0E FE0E011F 011F 010E 010E 1F01 1F01 0E01 0E01E0FE E0FE F1FE F1FEFEE0 FEE0 FEF1 FEF1 還有一些密鑰只能產(chǎn)生4個(gè)子密鑰的密鑰。DES弱密鑰的存在對(duì)DES算法的安全性的影響并不是特別大,只要在密鑰產(chǎn)生的時(shí)候?qū)γ荑€進(jìn)行一些檢查就能避免弱密鑰帶來(lái)的影響。 針對(duì)DES的一些破解方法DES算法的破解方法被認(rèn)定已經(jīng)可行的方法是通過(guò)窮舉的方法來(lái)進(jìn)行破解,上文已經(jīng)提到DES算法的暴力破解是可行的而且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,DES破解的成本也在降低,而除了暴力破解之外,已知的存在3種破解方法可以比暴力破解具有更低的復(fù)雜性:1. 微分密碼分析在1980年代晚期由艾力畢漢姆和阿迪薩莫爾重新發(fā)現(xiàn),1970年代IBM和NSA便發(fā)現(xiàn)了這種方法,但沒(méi)有公開(kāi)。為了破解全部16回次,微分密碼分析需要247組選擇明文。DES被設(shè)計(jì)為對(duì)DC具有抵抗性。2. 線(xiàn)性密碼分析由松井
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