網(wǎng)絡(luò)安全第3-4講(21-23)-資料下載頁
2025-08-04 10:33本頁面
【正文】 遵義師范學(xué)院 對(duì)稱 密碼體系 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES） 4） F函數(shù)簡(jiǎn)介 P置換 ，即將 S盒代替運(yùn)算后的 32位輸出按照 P盒表進(jìn)行置換，該置換把每輸入位對(duì)應(yīng)到輸出位上，任何一位不能被置換二次，也不能被忽略。例如，將第 29位移動(dòng)到第 5位處，而把第 5位移動(dòng)到第 13位處，以次類推。 P盒置換 ④ P盒置換 遵義師范學(xué)院 對(duì)稱 密碼體系 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES） 5）初始逆置換 IP－ 1 初始逆置換是初始置換的逆過程，就是將最后一輪迭代所得 64位數(shù)據(jù) R16L16用初始逆置換 IP－ 1進(jìn)行置換，產(chǎn)生 64位密文分組。 初始 逆置換 IP1 初始置換表 IP 例如，第 58位經(jīng)過初始置換后，處于第 1位，而通過逆置換，又將第 1位換回到第 58位 。 可見輸入組 m和 IP (IP1 (m)) 是一樣的。 遵義師范學(xué)院 對(duì)稱 密碼體系 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES） 6） DES解密 明文雖然經(jīng)過許多輪的代替、置換、 異或和循環(huán)移動(dòng)之后，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的密文， 但由于經(jīng)過精心選擇各種操作，因此 加 密和解密可以使用相同的算法 ，惟一不 同的是各輪密鑰使用的次序相反，比如 各輪加密密鑰分別是 K K K …、 K16， 那么，解密密鑰就是 K1 K1 …、 K K2 、 K1。 密文 明文 K16 K15 K1 遵義師范學(xué)院 對(duì)稱 密碼體系 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES） 7） DES算法中的關(guān)鍵函數(shù)設(shè)計(jì) 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 。 其他的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則還包括嚴(yán)格 雪崩準(zhǔn)則 (SAC)和 比特獨(dú)立準(zhǔn)則 (BIC)。 所謂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 。 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 。 SAC和 BIC可以有效地增強(qiáng) F函數(shù)的 “ 擾亂 ” 功能 。 ①函數(shù) F的設(shè)計(jì) 遵義師范學(xué)院 對(duì)稱 密碼體系 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES） 7） DES算法中的關(guān)鍵函數(shù)設(shè)計(jì) S盒的設(shè)計(jì)在對(duì)稱分組密碼研究領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用 。 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 。 顯然 ， S盒的尺寸是一個(gè)很重要的特性 。 S盒越大 ， 越容易抵制差分和線性密碼分析 。 在實(shí)踐當(dāng)中 ， 通常選擇 n在 8～ 10之間 。 ② S盒設(shè)計(jì) P盒 用 P盒構(gòu)成的 S盒 譯碼器 編碼器 遵義師范學(xué)院 對(duì)稱 密碼體系 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES） 7） DES算法中的關(guān)鍵函數(shù)設(shè)計(jì) S 盒是 DES 的最敏感部分，其原理至今未公開。人們擔(dān)心 S 盒隱藏陷門，使得只有他們才可以破譯算法，但研究中并沒有找到弱點(diǎn)。美國(guó)國(guó)家安全局透露了 S 盒的幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： ?所有的 S 盒都不是它輸入的線性仿射函數(shù)。就是沒有一個(gè)線性方程能將四個(gè)輸出比特表示成六個(gè)比特輸入的函數(shù)。 ?改變 S 盒的 1 位輸入，輸出至少改變 2 位。這意味著 S 盒是經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的，它最大程度上增大了擴(kuò)散量。 ?S 盒的任意一位輸出保持不變時(shí)， 0 和 1 個(gè)數(shù)之差極小。即如果保持一位不變而改變其它五位，那么其輸出 0 和 1 的個(gè)數(shù)不應(yīng)相差太多。 ② S盒設(shè)計(jì) 遵義師范學(xué)院 對(duì)稱 密碼體系 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES） 7） DES算法中的關(guān)鍵函數(shù)設(shè)計(jì) Mister和 Adams提出 了很多的 S盒設(shè)計(jì)原則 ， 其中包括要求 S盒滿足 SAC和BIC的原則 ， 以及 S盒的所有列的全部線性組合應(yīng)當(dāng)滿足一類稱為 Bent函數(shù)的高度非線性布爾函數(shù)的原則 。 Bent函數(shù)具有很多有趣的特性 ， 其中 ， 高度非線性和最高階的嚴(yán)格雪崩準(zhǔn)則對(duì)于 S盒的設(shè)計(jì)尤為重要 。 ② S盒設(shè)計(jì) Nyberg提出 了以下幾種 S盒的設(shè)計(jì)和實(shí)踐原則： (1) 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) 。 (2) 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 。 (3) 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)散特性。 遵義師范學(xué)院 課堂練習(xí) 如圖是 S盒 5的內(nèi)容，設(shè) S5的輸入為 110110，求 S5的輸出。 遵義師范學(xué)院 習(xí) 題 古典加密算法主要有哪些 ？ 簡(jiǎn)述其原理 。 常用的分組密碼有哪些？簡(jiǎn)述其差別。 簡(jiǎn)述 DES算法的原理和特點(diǎn)。
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1