021、信息加密技術(shù)與應(yīng)用1-資料下載頁
2025-01-20 18:06本頁面
【正文】 征集和評估新的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)； 1998年 NIST發(fā)布了 15個 AES的候選算法，并挑出了五個 (MARS,RC6TM,Rijndael,Serpent,Twofish)進(jìn)入新一輪評估； 2023年 10月宣布 Rijndael（發(fā)音為“ Rhinedale”，設(shè)計(jì)者為比利時的 JoanDaemen和 VincentRijmen）為 AES的最終算法； 2023年 11月 26日 NIST正式宣布 AES 為美國政府的新加密標(biāo)準(zhǔn)，該決定在 2023年 5月 26日生效。 AES的基本參數(shù) ? AES為對稱分組密碼體制。 ? 密鑰長度有 12 192和 256比特三種。 ? 數(shù)據(jù)分組長度也有 12 192和 256比特三種。 ? AES變換由輪函數(shù)通過多輪迭代實(shí)現(xiàn)，根據(jù)密鑰、分組長度不同，迭代次數(shù)可能為 10， 12或 14輪三種。 AES加密算法的具體實(shí)現(xiàn) ? AES輪函數(shù)每輪要經(jīng)過四次變換，分別是 SubByte () 字節(jié)代換運(yùn)算 ShiftRows() 行移位 變換 MixColumns() 列混合變換 AddRoundKey() 輪密鑰的混合變換 AES加密算法的具體實(shí)現(xiàn) ? 假設(shè)我們用的 128bit的密鑰，并且每次加密的分組長為 128bit，即 16個字節(jié)，此時輪函數(shù)迭代次數(shù)為 10輪。 ? 每次從明文中按順序取出 16個字節(jié)假設(shè)為a0a1a2a3a4a5a6a7a8a9a10a11a12a13a14a15， 這 16個字節(jié)在進(jìn)行變換前先放到一個 4 4的矩陣中。如下頁圖所示： AES (Advanced Encryption Standard ) a0 a4 a8 a12 a1 a5 a9 a13 a2 a6 a10 a14 a3 a7 a11 a15 這個矩陣稱為狀態(tài) （ state） 以后所有的變換都是基于這個矩陣進(jìn)行的，到此，準(zhǔn)備工作已經(jīng)完成。現(xiàn)在按照前面的順序進(jìn)行加密變換，首先開始第一次循環(huán)的第一個變換：字節(jié)代換 (SubByte ())。 字節(jié)代換 (SubByte ()) a0 a4 a8 a12 a1 a5 a9 a13 a2 a6 a10 a14 a3 a7 a11 a15 s00 s01 s02 s03 s10 s11 s12 s13 s20 s21 s22 s23 s30 s31 s32 s33 out0 out4 out8 out12 out1 out5 out9 out13 out2 out6 out10 out14 out3 out7 out11 out15 查表 字節(jié)代換 S盒變換 (查表 ) S12={53},則 X=5, Y=3, out9=ed ShiftRows() 行移位變換 s00 s01 s02 s03 s10 s11 s12 s13 s20 s21 s22 s23 s30 s31 s32 s33 s00 s01 s02 s03 s11 s12 s13 s10 s22 s23 s20 s21 s33 s30 s31 s32 行變換示意圖 S S′ MixColumns() 列混合變換 S’ 0c S’ 1c S’2c S’3c S0c S1c S2c S3c 02 03 01 01 01 02 03 01 01 01 02 03 03 01 01 02 S’ 0c＝ ({02} ● S0c)⊕ ({03} ● S1c)⊕ S2c⊕ S3c，但這個結(jié)果可能會超出一個字節(jié)的存儲范圍，所以實(shí)際上還要對結(jié)果進(jìn)行處理。 輪密鑰的添加 s00 s01 s02 s03 s10 s11 s12 s13 s20 s21 s22 s23 s30 s31 s32 s33 s’00 s’01 s’02 s’03 s’10 s’11 s’12 s’13 s’20 s’21 s’22 s’23 s’30 s’31 s’32 s’33 AddRoundKey() AES解密算法 ? 解密變換為加密變換的逆變換。 ? 解密變換同樣每輪包含類似的 4個步驟，但執(zhí)行順序顛倒。 ? 具體流程略。 AES (Advanced Encryption Standard ) ? Rijndael 之所為能當(dāng)選 AES ,主要是因?yàn)?: (1) 運(yùn)算速度快，軟硬件實(shí)現(xiàn)都表現(xiàn)出非常好的性能； (2) 對內(nèi)存的需求非常低 ,很適合于受限制的環(huán)境下； (3) 算法可靠，使用非線性結(jié)構(gòu) S盒 ,有足夠的安全性； (4) 該 算法能有效抵抗差分分析和線性分析攻擊； (5) Rijndael 是一個分組迭代密碼 ,被設(shè)計(jì)成 128/ 192/256 比特三種密鑰長度 ,可用于加密長度為 128/ 192/ 256 比特的分組 ,相應(yīng)的輪數(shù)為 10/ 12/ 14 ,分組長度和密 鑰長度設(shè)計(jì)靈活。 (6) 密鑰安裝的時間很好 , 具有很高的靈活性。 課堂練習(xí) ? 思考題 ? 簡述 DES加密體制中加密的基本流程。 ? 簡述 AES加密體制中加密的基本流程。 ? 列舉 AES與 DES的主要不同之處。 ? 使用 3個密鑰進(jìn)行加密的三重 DES算法，加密密鑰長度相當(dāng)于多少位？ 課后練習(xí) ? 一、選擇題 ? 在 DES算法中，數(shù)據(jù)分組的長度是（）位。 A)56 B)64 C)48 D)32 ? 一次 DES加密，需要完成（）次迭代。 A)8 B) 16 C)32 D)64 ? AES算法不支持（）位長度的密鑰。 A)64 B)128 C)192 D)256 ? AES算法迭代次數(shù)最多為（）輪。 A)10 B)12 C)14 D)16 課后練習(xí) ? 二、判斷對錯。 ? 置換就是打亂字符的順序。 ? MD5算法固定產(chǎn)生 160位散列值。 ? 加密信息的安全性取決于加密時所用的密鑰長度。 ? AES算法是非對稱密鑰算法，分組長度為 128位。 ? 單向散列函數(shù)可以用于信息交換過程中加密和解密，以保證信息不被竊取。 ? DES加密算法中的有效密鑰長度是 64位。 ? 混亂是要使明文和密文間的統(tǒng)計(jì)特性盡可能復(fù)雜。 ? 維吉尼亞密碼密鑰越長安全性越高。 演講完畢，謝謝觀看！
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