【正文】 。設(shè) 6位輸入為： a1 a2 a3 a4 a5 a6 ，將a1a6 組成一個(gè) 2位二進(jìn)制數(shù)，對(duì)應(yīng) S盒表中的行號(hào)；將 a2 a3 a4 a5 組成一個(gè) 4位二進(jìn)制數(shù)，對(duì)應(yīng) S盒表中的列號(hào)；映射到交叉點(diǎn)的數(shù)據(jù)就是該 S盒的輸出。 ? 每個(gè) S盒都由 4行 16列組成，每行是 0～ 15的一個(gè)全排列，每個(gè)數(shù)字用對(duì)應(yīng)的 4位二進(jìn)制比特串表示。 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES (2) S盒替換 ? 將 48位按 6位分為 1組，共 8組，也稱為 8個(gè) S盒，記為 S1 ，S2 ， … S8 ，每個(gè) S盒產(chǎn)生 4位輸出。 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? 詳細(xì)的變化過程如圖 2411所示。 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES 2. 乘積變換中的 f變換 ? 乘積變換的核心是 f變換，它是非線性的，是每輪實(shí)現(xiàn)混亂的最關(guān)鍵的模塊，輸入 32位，經(jīng)過擴(kuò)展變換變成 48位，與子密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算，選擇壓縮變換 ― S盒替換，將 48位壓縮還原成 32位，再進(jìn)行 P盒替換，輸出 32位。比如，處在第一位的比特位置換后排在第 58位，第二位排在第 50位。設(shè)初始密鑰 64位，經(jīng)密鑰擴(kuò)展算法產(chǎn)生 16個(gè) 48位的子密鑰，記為 K1， K2， … ， K16，每輪迭代的邏輯關(guān)系為： ? 其中 ， f 函數(shù)是每輪變換的核心變換 。 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES (2)乘積變換（ 16輪迭代） ? 乘積變換部分要進(jìn)行 16輪迭代，如圖所示。 1. DES加密算法流程 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES (1) 初始置換 IP ? 初始置換如圖所示，方法是將 64位明文的位置順序打亂，表中的數(shù)字代表 64位明文的輸入順序號(hào)，表中的位置代表置換后的輸出順序，表中的位置順序是先按行后按列進(jìn)行排序。實(shí)現(xiàn)分組密碼設(shè)計(jì)算法的具體操作包括以下三個(gè)方面： 1. DES加密算法流程 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? 1971年末 IBM公司提出了一種稱為 Luciffer的密碼算法 ? 1977年 7月 15日該算法被正式采納作為美國聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)生效，即數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ Data Encryption Standard， DES）。 ? 在分組密碼算法設(shè)計(jì)中，為了增強(qiáng)算法的復(fù)雜度，常用的方法是采用乘積變換的思想，即加密算法不僅僅是簡單的一次或兩次基本的 S盒和 P盒變換，而是通過兩次或兩次以上Ｓ盒和Ｐ盒的反復(fù)應(yīng)用，也就是迭代的思想，克服單一密碼變換的弱點(diǎn)，構(gòu)成更強(qiáng)的加密結(jié)果，以強(qiáng)化其復(fù)雜程度。 ? 指讓明文中的每一位 (包括密鑰的每一位 )直接或間接影響輸出密文中的許多位，以便隱蔽明文的統(tǒng)計(jì)特性。 S盒的直接作用是將輸入位進(jìn)行某種變換，起到混亂作用， P盒的直接作用就是移動(dòng)輸入位的排列位置關(guān)系，起到擴(kuò)散的作用。代替變換就是經(jīng)過復(fù)雜的變換關(guān)系將輸入位進(jìn)行轉(zhuǎn)換，記為 S，稱為 S盒；移位變換就是將輸入位的排列位置進(jìn)行變換，記為 P，稱為 P盒。 ),( 21 nmmmm ????0?im ni ,2,1 ??),( 21 tkkkk ????),( 21 rcccc ???? 分組密碼 ? 分組加密的本質(zhì)就是由密鑰 控制的從明文空間 M（長為 n的比特串的集合）到密文空間 C（長為 r的比特串的集合）的一個(gè) 11映射。 分組密碼 ? 設(shè)明文消息被劃分成若干固定長度的組 ，其中 或 1, ，每一組的長度為 n，各組分別在密鑰 的作用下變換成長度為 r的密文分組 。過程如下： ? S21 i=0,j=0； ? S22 i=i+1(mod 256)； ? S23 j=j+S[i]mod 256 ? S24 交換 S[i]和 S[j] ； ? S25 t=S[i]+S[j]mod 256 ； ? S26 輸出密鑰字 k=S[t] 。 ? S13 令 j=0； ? S14 對(duì)于 i從 0到 255循環(huán) ① ②交換 S[i]和 S[j] 。 序列密碼 ? KSA的作用是將一個(gè)隨機(jī)密鑰 (大小為 40~256位 )變換成一個(gè)初始置換表 S。 ? RC4算法很簡單，它以一個(gè)數(shù)據(jù)表為基礎(chǔ)，對(duì)表進(jìn)行非線性變換，從而產(chǎn)生密碼流序列。 ? 實(shí)際應(yīng)用中，通常將多個(gè) LFSR組合起來構(gòu)造非線性反饋移位寄存器， n級(jí)非線性反饋移位寄存器產(chǎn)生偽隨機(jī)序列的周期最大可達(dá)到 ，因此，研究產(chǎn)生最大周期序列的方法具有重要意義。一個(gè)反饋移位寄存器由兩部分組成：移位寄存器和反饋函數(shù)： 序列密碼 序列密碼 ? 對(duì)于 n級(jí)線性反饋移位寄存器，不可能產(chǎn)生全 0狀態(tài)，因此，最大可能周期為 。首先產(chǎn)生兩個(gè)大素?cái)?shù) p和 q ，且 ，設(shè) n=pq ，并選擇一個(gè)隨機(jī)整數(shù) x ， x 與 n 互素，設(shè)初始輸入 ，BBS通過如下過程產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)序列 ： ? ① ； ? ② 是 的最低有效比特。 ? 產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)的一個(gè)不錯(cuò)的選擇是使用數(shù)論中的難題。 ? 在序列密碼中，一個(gè)好的密鑰流序列應(yīng)該滿足：①良好的偽隨機(jī)性，如極大的周期，極大的線性復(fù)雜度，序列中 0和 1的分布均勻；②產(chǎn)生的算法簡單；③硬件實(shí)現(xiàn)方便。 ? 序列密碼具有實(shí)現(xiàn)簡單、便于硬件計(jì)算、加解密處理速度快、低錯(cuò)誤（沒有或只有有限位的錯(cuò)誤）傳播等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也暴露出對(duì)錯(cuò)誤產(chǎn)生不敏感的缺點(diǎn)。 ? 自同步序列密碼的密鑰的產(chǎn)生與密鑰和已產(chǎn)生的固定數(shù)量的密文位有關(guān)，因此，密文中產(chǎn)生的一個(gè)錯(cuò)誤會(huì)影響到后面有限位的正確解密。如果在傳輸過程中密文序列有篡改、刪除、插入等錯(cuò)誤導(dǎo)致同步失效，則不可能成功解密，只能通過重新同步來實(shí)現(xiàn)恢復(fù)。 ? 加密算法是： ? 解密算法是： 2m o d)( iii kmc ??2m o d)( iii kcm ?? 序列密碼 ? 序列密碼分為 同步序列密碼 和 自同步序列密碼 兩種。 序列密碼 ? 序列密碼將明文劃分成單個(gè)位 (如數(shù)字 0或 1)作為加密單位產(chǎn)生明文序列，然后將其與密鑰流序列逐位進(jìn)行模 2加運(yùn)算，用符號(hào)表示為 ，其結(jié)果作為密文。一類是對(duì)明文的單個(gè)位（或字節(jié)）運(yùn)算的算法，稱為序列密碼算法，也稱為流密碼算法 (Stream Cipher)。 ? 對(duì)稱密碼體制的開放性差，要求通信雙方在通信之前，商定一個(gè)共享密鑰，彼此必須妥善保管。 ? 結(jié)論：古典密碼方案并不適合 Kerckhoffs原則，算法的保密性基于算法的保密。 ? 對(duì)于古典密碼方案而言，由于密鑰空間非常有限，因此，很難抵抗窮舉搜索攻擊。 ? 移位密碼：密鑰空間 K= Z26={0， 1， 2， … ， 25}，因此，最多嘗試 26次即可恢復(fù)明文。 明文 ： Joker is a murderer 按 4字母一行寫出 joke risa murd erer 按列寫出的順序 4 3 2 1 按列寫出密文： eadrksreoiurjrme 密文： eadrksreoiurjrme 按 4字母一列寫出 ekoj asir drum rere 交換列的順序 4 3 2 1 按行寫出明文： joker is a murderer 古典密碼 ? 在現(xiàn)代密碼學(xué)中，假定密碼方案遵從 Kerckhoffs原則，因此，對(duì)密文的破解取決于加密密鑰。過程與結(jié)果如圖 231所示。 古典密碼