對稱密鑰密碼體系(2)-資料下載頁
2025-05-13 23:33本頁面
【正文】 字節(jié)變換是一個以字節(jié)為單位的非線性取代運算，替換 (S B o x ) 是經(jīng)過兩個運算過 程而建立，并且是可逆的。首先找出每個字節(jié)在 G F ( 28) 中的乘法 逆 ；接著經(jīng)過一個仿射( Af f i n e ) 變換 運算，定義如下： ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????0110001111111000011111000011111000011111100011111100011111100011111100017654321076543210xxxxxxxxyyyyyyyy 第 2章 對稱密鑰密碼體系 49 Network and Information Security （ 2 ） 移 行 變換 ( S h if t R o w s tr a n s f o r m a ti o n ) 在 移 行 變換 中， S ta te 的每一 行 以不同的偏移量做環(huán)狀位移，第 0 行 不動，第一 行 位移C1 個字節(jié)，第二 行 位移 C2 個字節(jié)，第三 行 位移 C3 個字節(jié)。位移的偏移量 C 1 , C 2 , C 3 跟區(qū)塊的數(shù)目 (Nb) 有關(guān)，定義如表 2 10 所示 。 表 2 1 0 C 1 , C 2 , C 3 與 區(qū)塊數(shù)目 (Nb) 的 關(guān)系 Nb C 1 C 2 C 3 4 1 2 3 6 1 2 3 8 1 3 4 第 2章 對稱密鑰密碼體系 50 Network and Information Security （ 3 ） 混列 變換 ( M ix C o l u m n s t r a n s f o r m a ti o n ) 在這個 變換 中，把 S ta te 當(dāng)作一個存在 G F ( 28) 中的多項式。并且對一個固定的多項式 c ( x )作乘法，如果發(fā)生溢位，則再模余 x4+1 。 其中：02021103)(23???? xxxxc。 c ( x ) 與 x4+1 互質(zhì)，令)()()( xaxcxb ??，以矩陣乘法表示如下： ???????????????????????????????????????????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(jìn)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 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(jìn)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。 加密明文 密文 解密原始明文密鑰流 密鑰流密鑰流生成器 密鑰流生成器 序列密碼原理框圖 第 2章 對稱密鑰密碼體系 53 Network and Information Security ? 序列密碼強度完全依賴于密鑰流產(chǎn)生器所產(chǎn)生的序列的隨機性和不可預(yù)測性 ， 其核心問題是密鑰流生成器的設(shè)計 。 而保持 收發(fā)兩端密鑰流的精確同步 是實現(xiàn)可靠解密的關(guān)鍵技術(shù) 。 ? 迄今為止 ， 只有一種理論上不可破的加密方案 ， 叫做 一次一密亂碼本 ， 這是一種序列密碼 。 其基本思想是讓密鑰和明文一樣長 ， 密鑰稱為亂碼本 ， 用一次便不再用 。將密鑰與明文異或得到密文 ， 接收者用同樣的密鑰與密文異或即得到明文 。 ? 一次一密亂碼本在今天仍有應(yīng)用場合 ， 主要用于 高度機密 的低帶寬信道 。 第 2章 對稱密鑰密碼體系 54 Network and Information Security A5算法是一種序列密碼 ， 它是歐洲 GSM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的加密算法 ， 用于數(shù)字蜂窩移動電話的加密 ， 加密從用戶設(shè)備到基站之間的鏈路 。 ? A5算法包括很多種 ， 主要為 A5/1和 A5/2。 其中 ，A5/1為強加密算法 ， 適用于歐洲地區(qū)； A5/2為弱加密算法 ， 適用于歐洲以外的地區(qū) 。 這里將詳細(xì)討論 A5/1算法 。 A5算法 第 2章 對稱密鑰密碼體系 55 Network and Information Security ? A5/1算法的主要組成部分是三個長度不同的線性反饋移位寄存器 (LFSR)R R2和 R3，其長度分別為 122和 23。 ? 三個 移位寄存器在時鐘的控制下進(jìn)行左移 ，每次左移 后，寄存器最低位由寄存器中的某些位異或后的位填充。各寄存器的反饋多項式為： R1： x18+x17+x16+x13 R2： x21+x20 R3： x22+x21+x20+x7 各寄存器的詳細(xì)情況如圖 212所示。 第 2章 對稱密鑰密碼體系 56 Network and Information Security 當(dāng)時鐘到來時，三個移位寄存器并不是都進(jìn)行移位，而是遵循一個所謂的“ 多數(shù)為主” 的原則。 這個原則為：從每個寄存器取出一位 (R1取第 8位、R2取第 10位、 R3取第 10位 )， 當(dāng)這三個位中有兩個或兩個以上的值等于 1時，則將取出位為 1的寄存器進(jìn)行移位，而取出位為 0的不移位 ； 當(dāng)三個取出位中有兩個或兩個以上的 0時，將取出位為 0的寄存器進(jìn)行移位，為 1的不移位 。 （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 。 第 2章 對稱密鑰密碼體系 57 Network and Information Security 圖 214 A5/1序列密碼 18 13 8 0R121 10 0R222 10 0R37第 2章 對稱密鑰密碼體系 58 Network and Information Security 小結(jié) ? DES(數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) ) 。 ? IDEA加密算法，這是近年來提出的各種分組密碼中一個很成功的方案 。 ? Rijndael 。 ? A5 ? 加密算法所進(jìn)行的操作？ ? 置換、代替、移位、擴(kuò)展置換、壓縮置換、異或、合并、拆分
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