第18章網(wǎng)絡(luò)安全i—密碼學(xué)基礎(chǔ)-1-wenkub.com
2025-07-17 07:49 本頁面
【正文】 ? 目前還沒有針對(duì)三重 DES的實(shí)用密碼分析攻擊方法，三重 DES的窮舉式密鑰搜索的代價(jià)是2112，約 5 1033量級(jí)。 DES的操作模式 — CBC(續(xù) ) K K K ... C1 C2 CN + + + P1 P2 PN IV CN1 解密 DES 解密 DES 解密 DES 解密 三重 DES (triple DES) ? 對(duì) DES的批評(píng)是密鑰太短。 DES的操作模式 — CBC + 時(shí)刻 1 P1 + 時(shí)刻 2 P2 C1 K K C2 + 時(shí)刻 N PN K CN ... CN1 IV 加密 DES 加密 DES 加密 DES 加密 DES的操作模式 — CBC(續(xù) ) ? 每個(gè)明文塊在加密前都與前一密文塊進(jìn)行異或運(yùn)算； ? 對(duì)每一塊使用相同的密鑰； ? 第一個(gè)明文塊與一個(gè)隨機(jī)選擇的初始向量 IV進(jìn)行異或， IV可使用時(shí)間戳或隨機(jī)位串。項(xiàng)目1997年 2月 18日開始， 96天后找到正確密鑰，大約搜索了全部可能密鑰的 1/4。 DES的雪崩效應(yīng) (續(xù) ) ( a ) 明文相差 1 位 ( b ) 密鑰相差 1 位循環(huán) 結(jié)果 不同比特?cái)?shù) 循環(huán) 結(jié)果不同比特?cái)?shù) 0 1 0 0 1 6 1 2 2 21 2 14 3 35 3 28 8 29 8 3416 34 16 35DES的雪崩效應(yīng) (續(xù) ) ? 假設(shè) 兩個(gè)密鑰有一位不同 密鑰 1： 1110010 1111011 1101111 0011000 0011101 0000100 0110001 1101110 密鑰 2： 0110010 1111011 1101111 0011000 0011101 0000100 0110001 1101110 明文： 01101000 10000101 00101110 01111010 00010011 01110110 11101011 10100100 從表 (b)看，雪崩效應(yīng)同樣在幾輪循環(huán)后就很明顯。 DES的雪崩效應(yīng) ? 加密算法應(yīng)有的一個(gè)特性是明文或密鑰的一點(diǎn)小變動(dòng)應(yīng)該使密文發(fā)生大變化，這稱雪崩效應(yīng)(avalanche effect)。每 6位都替換為 4位，因此合成 32位。 (2) 將擴(kuò)展排列 E 的 48位結(jié)果和 48位子密鑰 Ki 進(jìn)行 異或 運(yùn)算，即按位做模 2 加。 DES算法 — F運(yùn)算 R(32位 ) 擴(kuò)展排列 E 48位 K(48位 ) + S1 S2 S8 S7 ... P排列 32位 DES算法 — F運(yùn)算 (續(xù) ) (1) 擴(kuò)展排列 E：利用表 E將右半部分從 32位擴(kuò)展到 48位符號(hào)串。 2. 密鑰的循環(huán)左移 ： Ci1和 Di1分別循環(huán)左移 1或 2位 (i=1, 2, 9, 16 時(shí)左移 1位， i為其它值時(shí)左移 2位 )，移位后的值作為下次迭代的輸入 Ci 和 Di。 DES解密與加密使用相同算法，只是使用密文作為輸入，而且以逆序使用密鑰 Ki，即第 1次迭代使用 K16， … ，第 16次迭代使用 K1。密鑰分為 8 組，每組 7位，每組再加 1個(gè)奇校驗(yàn)位，所以共 64位，排列按 PC1表進(jìn)行，輸出 56位。 1992年底 NIST把聯(lián)邦政府使用 DES的有效期又延長了 5年。 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? 是 IBM開發(fā)，在 1977年被美國標(biāo)準(zhǔn)局 NBS(美國標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局 NIST的前身 )采納為第 46號(hào)聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)，是 非絕密計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的加密標(biāo)準(zhǔn) 。 ? 以相反的次序使用子密鑰 Ki。若算法能簡明地解釋，就可以通過分析算法找到其弱點(diǎn)，進(jìn)行強(qiáng)化。 ? 子密鑰 Ki 的生成算法 ：算法越復(fù)雜密碼分析越困難。 64比特的塊大小是合理的折衷 ，在塊密碼設(shè)計(jì)中這幾乎是通用的值。擴(kuò)散機(jī)制使 明文和密文之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系盡量復(fù)雜。 ? 假設(shè)密碼攻擊者對(duì)明文的統(tǒng)計(jì)特性有所了解，如字母頻率分布等。 經(jīng)典流密碼的例子是 Vigenere 密碼。 ? 密鑰的窮舉猜測攻擊不可避免， 密鑰必須足夠長、足夠隨機(jī) 。 傳統(tǒng)密碼算法的安全性 ? 加密算法必須足夠強(qiáng)大 ，僅根據(jù)密文破譯出明文是不切實(shí)際的。 傳統(tǒng)密碼經(jīng)典技術(shù) — Vigenere密碼 (續(xù) ) ? 例如： K=bdcsig，若 P=money，則 C=NRPWG，若 P=inter，則 C=JQVWZTFW。 ? 此外密鑰只有 25個(gè)不同的值，非常不安全。 ? 更通用的 Caesar算法： C=EK(P)=(P+K)mod 26，P=DK(C)=(CK)mod 26。 ? 多數(shù)系統(tǒng)
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