ch02分組密碼體制(參考版)
2025-01-08 15:47本頁面
【正文】 ? 線性復(fù)雜度：線性復(fù)雜度大于周期長度的一半，同時要有好的線性復(fù)雜度穩(wěn)定性、好的線性復(fù)雜度曲線等； ? 良好的統(tǒng)計特性：如均勻的 01分布等； ? 混淆和擴(kuò)散：如每個密鑰流比特是全部或大多數(shù)密鑰比特的一個復(fù)雜變換結(jié)構(gòu)； ? 組合函數(shù)：良好的密碼學(xué)性質(zhì)。 ? 二元加法流密碼是最受歡迎的流密碼體制， yi=zi xi. ? 一次一密密碼是加法流密碼的原形，即 :zi=ki,密鑰用作滾動密鑰流，則加法流密碼就退化成一次一密密碼。反之，對應(yīng)的 解密變換為 xi=dzi(yi)。 43 2 同步流密碼 七 流密碼簡介 ? 由于 密鑰流 zi=f(k, σi)的產(chǎn)生與明文字符無關(guān)，因而 密文字符 yi=ezi(xi)也不依賴于此前的明文字符。仍然需要一個初始向量（ IV） 42 1 流密碼概述 七 流密碼簡介 ? 流密碼的基本思想： ? 利用密鑰 K生成一個密鑰流 z=z0z1… , ? 密鑰流由其生成器 f產(chǎn)生： zi=f(k, σi), σi是加密器中的記憶元件在時刻 i狀態(tài)，是隨機(jī)數(shù)， f是由密鑰 k和ai生成的函數(shù)。如對字符加密，只要密鑰長度 8bit。流密碼無需填充消息，實時運行。 38 1 ECB模式 六 分組密碼的工作模式 ? ECB（電碼本）模式： ? 各明文組獨立地以同一密鑰加密； ? 用于傳送短數(shù)據(jù)，如加密密鑰 39 2 CBC模式 六 分組密碼的工作模式 ? CBC（密碼分組鏈接）模式： ? 每次加密使用同一密鑰，加密算法的輸入是當(dāng)前明文組和前一次密文組的異或 ,Cn=Ek[Cn1⊕ Pn]；初始向量 V1； ? 用途：傳送數(shù)據(jù)分組；認(rèn)證。 ? 此外：適應(yīng)性；減少專利糾紛；分散目標(biāo)減少攻擊。 ? 選擇的基本條件： 公開；分組單鑰，分組長度 128；密鑰可為 128， 192， 256；可軟硬件實現(xiàn)。 ? 1998年 8月首次選出 15個候選者， 1999年 3月遴選出 5個，包括： E MARS、 RC Rijndael、 Twofish。 36 4 DES的變形 四 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) ? 雙重 DES ? 已知明文 P和兩個密鑰 K1和 K2，密文為 C=EK2(EK1(P)),解決過程做逆運算： P=DK1(DK2(C)) ? 問題： ? 是否存在 K3,使得 EK2(EK1(P))=EK3(P)? ? 直到 1992年，這個結(jié)論才被證明是不成立的。 ?擔(dān)心實際 56比特的密鑰長度不足以抵抗窮舉攻擊，因為密鑰量只有 256≒ 1017個。 35 3 DES的問題討論 四 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) ? DES算法中，除 S盒外，所有計算都是線性的。 ?擔(dān)心實際 56比特的密鑰長度不足以抵抗窮舉攻擊，因為密鑰量只有 256≒ 1017個。 ? 標(biāo)準(zhǔn)已不適用 33 2 DES算法框圖 四 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) 輸入 64位比特明文數(shù)據(jù) 初始變換 IP 初始逆變換 IP1 在密鑰控制下 16輪迭代 交換左右 32比特 輸出 64位比特密文數(shù)據(jù) 34 3 DES的問題討論 四 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) ? DES算法中，除 S盒外，所有計算都是線性的。 ? 1997年開始， RSA公司發(fā)起了一個稱作 “ 向 DES挑戰(zhàn) ”的競技賽。 ? DES的發(fā)展： 如衍生出可抗差分分析攻擊的變形 DES以及密鑰長度為 128比特的三重 DES等。 1977年 1月以數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES（ Data Encryption Standard）的名稱正式向社會公布。IBM的 LUCIFER的改進(jìn)方案被采納。 30 4 分組密碼的一般結(jié)構(gòu) 三 分組密碼原理 ? 一般有兩種： ? Feistel網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ? 由 Feistel發(fā)明，被 DES采用 ? SP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ? 可逆函數(shù) S，置換作用 P，是一種重要的結(jié)構(gòu) ? AES標(biāo)準(zhǔn)采用此結(jié)構(gòu) 31 1 DES加密標(biāo)準(zhǔn) 四 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) ? 發(fā)明人： IBM公司 W. Tuchman 和 C. Meyer 197172年研制。 ? 硬件實現(xiàn)的要求：加密和解密應(yīng)具有相似性，即加密和解決過程的不同應(yīng)僅僅在于密鑰的使用方式上，以便 采用同樣的器件來實現(xiàn)加密和解密 ，以節(jié)省費用和體積。 ? 由密鑰確定的算法要足夠復(fù)雜 ，充分實現(xiàn)明文與密鑰的擴(kuò)散和混淆。 ? 過程如下圖所示 28 2 分組密碼設(shè)計原理 三 分組密碼原理 明文 (x0,… ,xn1) y=(y0,… ,yn1) 密鑰 k=(k0,… ,km1) 密鑰 k=(k0
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