分組加密算法ppt課件-資料下載頁
2025-05-12 07:00本頁面
【正文】 1 B1,2 B1,3 B2,0 B2,1 B2,2 B2,3 B3,0 B3,1 B3,2 B3,3 C(X) AddRoundKey(輪密鑰加 ) 將輪密鑰與狀態(tài)按比特異或。輪密鑰是通過 Key Schedule過程從密碼密鑰中得到的，輪密鑰長度等于分組長度。 A0,0 A0,1 A0,2 A0,3 A1,0 A1,1 A1,2 A1,3 A2,0 A2,1 A2,2 A2,3 A3,0 A3,1 A3,2 A3,3 K0,0 K0,1 K0,2 K0,3 K1,0 K1,1 K1,2 K1,3 K2,0 K2,1 K2,2 K2,3 K3,0 K3,1 K3,2 K3,3 ＋ B0,0 B0,1 B0,2 B0,3 B1,0 B1,1 B1,2 B1,3 B2,0 B2,1 B2,2 B2,3 B3,0 B3,1 B3,2 B3,3 A3,3 ＋ K3,3 ＝ B3,3 (mod 2) Fig 7. Rijndael加密及解密的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu) Block , Key Length = 128 bits Plaintext(128 bits) ByteSubstitution MixColumn ＋ Ciphertext(128 bits) K0 Ki i=10 ByteRotation for i=1 to 10 Ciphertext(128 bits) K10 InvMixColumn InvByteRotation InvByteSubstitution ＋ ＋ Ki ＋ Plaintext(128 bits) i = 9 for i=9 to 0 加密 解密 用偽代碼表示的 Rijndael加密算法 Rijndael ( State, CipherKey ) { KeyExpansion ( CipherKey, ExpandedKey )。 AddRoundKey ( State, ExpandedKey )。 For ( i=1。 iRnd。 i++ ) Round ( State, ExpandedKey + Nb*i )。 FinalRound ( State, ExpandedKey + Nb*Rnd )。 } 提前進(jìn)行密鑰擴(kuò)展后的 Rijndael加密算法描述 Rijndael ( State, ExpandedKey ) { AddRoundKey ( State, ExpandedKey )。 For ( i=1。 iRnd。 i++ ) Round ( State, ExpandedKey + Nb*i )。 FinalRound ( State, ExpandedKey + Nb*Rnd )。 } AES 的密鑰調(diào)度 密鑰調(diào)度包括兩個(gè)部分：密鑰擴(kuò)展和輪密鑰選取。 ? 密鑰 bit的總數(shù)＝分組長度 （輪數(shù) Round＋ 1）例如當(dāng)分組長度為 128bits和輪數(shù) Round為 10時(shí)，輪密鑰長度為 128 (10＋ 1)＝ 1408bits。 ? 將密碼密鑰擴(kuò)展成一個(gè)擴(kuò)展密鑰。 ? 從擴(kuò)展密鑰中取出輪密鑰：第一個(gè)輪密鑰由擴(kuò)展密鑰的第一個(gè) Nb個(gè) 4字節(jié)字，第二個(gè)圈密鑰由接下來的 Nb個(gè) 4字節(jié)字組成，以此類推。 密鑰擴(kuò)展 K0,0 K0,1 K0,2 K0,3 K1,0 K1,1 K1,2 K1,3 K2,0 K2,1 K2,2 K2,3 K3,0 K3,1 K3,2 K3,3 K0 K1 K2 K3 K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 + + + K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 Byte Substitution ByteRotate + Rcon Wi4 Wi3 Wi2 Wi1 Wi Byte Substituion Byte Rotate + Rcons + Key expansion 4 = i 4 ( Rnd + 1 ) i mod 4 = 0 i mod 4 != 0 輪密鑰選取 K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 輪密鑰 0 輪密鑰 1 輪密鑰 2 AES的解密算法 ?解密算法與加密算法不同 ?每個(gè)階段均可逆，因此易證解密函授的確可以恢復(fù)明文 ?見圖 ， AES 算法的設(shè)計(jì)原理 ? GF(28)中乘法使用的多項(xiàng)式是 8次不可約多項(xiàng)式列表中的第一個(gè)多項(xiàng)式。 ? ByteSubstitution（稱為 S盒）在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到抵抗差分密碼分析、線性密碼分析的要求，應(yīng)滿足以下條件： 1. 可逆性； 2. 輸入比特的線性組合與輸出比特的組合之間的最大非平凡相關(guān)性的極小化； 3. 異或差分表中最大非平凡值的極小化； 4. GF(28)中代數(shù)表示的復(fù)雜性； 5. 描述的簡單性。 滿足前 3條準(zhǔn)則的 S盒的構(gòu)造方法已被給出，AES的作者從眾多候選構(gòu)造中選擇將 x映射到它的逆的 S盒。該映射過于簡單，為了抵抗插入攻擊，加入仿射變換： b(x)=(x7 + x6 + x2 + x) + a(x)(x7 + x6 + x5 + x4 + 1) mod x8 + 1 模數(shù)多項(xiàng)式 x8 + 1選擇為可能是最簡單的模數(shù)多項(xiàng)式。 可以找到其它的 S盒滿足以上準(zhǔn)則。 ? MixColumn變換符合以下準(zhǔn)則： 1. 可逆性； 2. GF(2)中的線性性； 3. 適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散性能； 4. 8位處理器上實(shí)現(xiàn)速度快； 5. 對(duì)稱性； 6. 描述的簡單性。選擇模數(shù)多項(xiàng)式 x4＋ 1可滿足準(zhǔn)則 6。準(zhǔn)則 4要求系數(shù)的值要小，故選 00、 0 02 、 03。 ? ByteRotation符合以下準(zhǔn)則： 1. 4個(gè)位移量互不相同且 C0＝ 0； 2. 能抵抗差分截?cái)喙簦? 3. 能抗 Square攻擊； 4. 簡單。 從滿足準(zhǔn)則 2和準(zhǔn)則 3出發(fā)， AES的作者選取了最簡單的組合。 與一些其它算法的比較： ? 與 DES相比： 1. 無 DES中的弱密鑰和半弱密鑰； 2. 緊湊的設(shè)計(jì)使得沒有足夠的空間來隱藏陷門。 ? 與 IDEA相比： 無 IDEA中的弱密鑰。 ? 具有擴(kuò)展性：密鑰長度可以擴(kuò)展到為 32bits倍數(shù)的任意密鑰長度，分組長度可以擴(kuò)展到為 64bits倍數(shù)的任意分組長度。圈數(shù)和循環(huán)移位偏移量作為參數(shù)，要重新定義。 關(guān)于有限域 G(28)的一些解釋 ? G(28)可看為 8位二進(jìn)制比特串的集合 ?直觀上有限域的運(yùn)算可為密碼算法的實(shí)現(xiàn)帶來方便 ?只有滿足一些規(guī)則后， G(28)才是有限域（ 參加第 4章， ） G(28)上的運(yùn)算 ?加法 ? 按位異或 ?乘法 ? 可通過對(duì)多個(gè)中間結(jié)果的移位運(yùn)算和異或一個(gè)特定的比特串（比如 00011011）實(shí)現(xiàn)。 Cryptanalysis ? Some mon symmetrickey cryptographic algorithms.
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