【正文】 ter Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 29 / 107 子密鑰產(chǎn)生器框圖 Ci1(28 bit) Di1(28 bit) 循環(huán)左移 ti位 循環(huán)左移 ti位 置換選擇 2 Ki 密 鑰（ 64 bit – 8 bit） 置換選擇 1 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 30 / 107 子密鑰產(chǎn)生器 Ki的計算 ? 子密鑰產(chǎn)生器框圖 ? 置換選擇 1 ? 循環(huán)左移 ? 置換選擇 2 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 31 / 107 置換選擇 1 ? 64 bit中的 1 2 3 4 564位為校驗位，其余 56位為有效位，用于子密鑰的計算 密 鑰（ 64 bit – 8bit） D0(28 bit) C0(28 bit) 28 bit 28 bit 57 49 41 33 25 17 9 1 58 50 42 34 26 18 10 2 59 51 43 35 27 19 11 3 60 52 44 36 63 55 47 39 31 23 15 7 62 54 46 38 30 22 14 6 61 53 45 37 29 21 13 5 28 20 12 4 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 32 / 107 子密鑰產(chǎn)生器 Ki的計算 ? 子密鑰產(chǎn)生器框圖 ? 置換選擇 1 ? 循環(huán)左移 ? 置換選擇 2 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 33 / 107 循環(huán)左移 ? 在各次迭代時，寄存器 C和 D的循環(huán)左移次數(shù)如下表： 第 i次迭代 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 循環(huán)左移次數(shù) 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 34 / 107 子密鑰產(chǎn)生器 Ki的計算 ? 子密鑰產(chǎn)生器框圖 ? 置換選擇 1 ? 循環(huán)左移 ? 置換選擇 2 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 35 / 107 置換選擇 2 Ci(28 bit) Di(28 bit) Ki(48 bit) 置換選擇2 14 17 11 24 1 5 3 28 15 6 21 10 23 19 12 4 26 8 16 7 27 20 13 2 41 52 31 37 47 55 30 40 51 45 33 48 44 49 39 56 34 53 46 42 50 36 29 32 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 36 / 107 3重 DES （ Triple DES） ? 解決 DES算法中密鑰太短的問題，由 IBM公司提出 ? 具體方法：用兩個 DES密鑰、三個 DES階段來完成加密，首先，用 K1對明文進行 DES加密，然后用 K2進行 DES解密，最后再用 K1進行 DES加密，產(chǎn)生最終的密文 ? 解密的方法正好相反 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 37 / 107 3重 DES圖例 E E D P C K1 K1 K2 加密過程 E D D P C K1 K1 K2 解密過程 Tnbm P741 Fig. 88 DES的三重加密和解密 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 38 / 107 對稱密鑰算法 ? 變換盒 P盒和替換盒 S盒 ? 乘積密碼 ? DES數(shù)據(jù)加密 ? AES—高 級加密標準 ? 加密模式 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 39 / 107 AES— 高 級加密標準 The Advanced Encryption Standard ? 用來替代 DES標準，從世界范圍內(nèi)征求方案 ? AES要求： ? 對稱塊加密 ? 設(shè)計是公開的 ? 必須支持 128， 192和 256三種密鑰長度 ? 必須可以用軟件和硬件實現(xiàn) ? 算法必須是公開的，對所有人一視同仁 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 40 / 107 AES現(xiàn)有的方案 Rijndael ? 塊長 128位，密鑰長 128， 192或 256位 ? 塊長和密鑰長度的選擇是獨立的，通常有 128/128和128/256 ? 與 DES相同，該算法也由多次的替換和變位組成，迭代的次數(shù)取決于密鑰長度和塊長， 128/128是十次，最多是 14次 ? 與 DES不同的是所有的操作都是施加在所有的字節(jié)上 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 41 / 107 Rijndael算法 ? 設(shè)明文與密鑰長度相同，迭代次數(shù)為 R，將明文和密鑰看成 M行 N列的矩陣 從原始密鑰產(chǎn)生 R+1個與原始密鑰等長的子密鑰 將第 0個子密鑰與明文作異或運算，得到第一次結(jié)果 按字節(jié)對中間結(jié)果用一個 S盒進行替換 按行進行左移操作，第 J行左移 J個字節(jié) 按列與一個常量矩陣相乘生成一個新列 將中間結(jié)果與第 K個子密鑰作異或運算生成下一個中間結(jié)果 循環(huán)K次 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 42 / 107 對稱密鑰算法 ? 變換盒 P盒和替換盒 S盒 ? 乘積密碼 ? DES數(shù)據(jù)加密 ? AES—高 級加密標準 ? 加密模式 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 43 / 107 加密模式 1 ? 電子代碼本模式 （ Electronic Code Book Mode） ：有一個明文和密文的對照本，同一明文總是對應同一密文，如 DES，入侵者可以通過猜測解密，也可以通過分塊特性篡改信息。如： A d a m s , L e s l i e C l e r k $ 1 0 B l a c k , R o b i n B o s s $ 5 0 0 , 0 0 0 C o l l i n s , K i m M a n a g e r $ 1 0 0 , 0 0 0 D a v i s , B o b b i e J a n i t o r $ 5 16 Byte 8 Byte 8 Byte 姓 名 職 位 津 貼 Tnbm P746 Fig. 811 用 16個 DES塊加密的明文 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 44 / 107 加密模式 2 ? 密碼塊連接模式（ Cipher Block Chaining Mode）：每個明文塊在加密以前先與前一個密文塊異或，第一塊與一個隨機選取的初始向量 IV異或，這樣同樣的明文將不再映射到同樣的密文了，初始向量 IV（明文）隨密文一起傳輸，如 DES鏈就屬于這種加密模式 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 45 / 107 加密模式 3 ? 密碼反饋模式 （ Cipher Feedback Mode） ：DES鏈的缺點在于解密前必須完整地收到 64位的密文， CFM用于按字節(jié)加密 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 64BIT移位寄存器 Tnbm P748 Fig. 813 密碼反饋模式 (a) 加密 加密盒 選擇最左面的字節(jié) 異或 密鑰 P10 C10 C10 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 46 / 107 加密模式 4 ? 流加密模式（ Stream Cipher Mode）：塊加密中， 1位傳輸錯誤將影響整個塊，而流加密模式中， 1位傳輸錯誤只影響 1位 Tnbm P749 Fig. 814 流加密模式 (a) 加密 初始向量 加密盒 密鑰 異或 明文 密文 密鑰流 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 47 / 107 加密模式 5 ? 計數(shù)器模式（ Counter Mode）：除了電子代碼本模式外，上述的其他模式都有一個共同的問題 —不能隨機訪問密文，必須順序訪問才能解密，在 CM中，初始化向量加上計數(shù)器的值被加密，然后與明文塊異或，結(jié)果為密文 初始向量 加密 密鑰 異或 P0 C0 初始向量 +1 加密 密鑰 異或 P1 C1 初始向量 +2 加密 密鑰 異或 P2 C2 Tnbm P750 Fig. 815 計數(shù)加密模式 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 48 / 107 本章將討論： ? 密碼學 ? 對稱密鑰算法 ? 公開密鑰算法 ? 數(shù)字簽名 ? 公鑰管理 ? 通信安全 ? 認證協(xié)議 ? Email的安全 ? Web安全 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 49 / 107 公開密鑰算法 ? 密鑰是成對產(chǎn)生的 ? 加密密鑰不能用來解密 DSK ( EPK ( P ) ) = P 但 DPK ( EPK ( P ) ) ? P ? 加密密鑰和算法是公開的，解密密鑰是保密的 ? 從 PK(加密密鑰 )導出 SK(解密密鑰 )極其困難 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 50 / 107 公開密鑰算法模型 ? 公開密鑰算法中 RSA算法最有代表性 ? RSA算法：基于數(shù)論 E 加密算法 D 解密算法 密鑰對產(chǎn)生源 明文 P 明文 P 密文 C=EPk(P) 解密密鑰SK 加密密鑰 PK 發(fā)送者 接收者 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 51 / 107 密鑰的選取 ? 選擇兩個大質(zhì)數(shù)， p和 q（典型地為 1024 bit） ? 計算 n = p * q和 z =（ p 1） *（ q 1） ? 選擇一個與 z互質(zhì)的數(shù) d , (d, n)為解密密鑰 ? 找出 e, 使 e * d（ mod z） = 1 (e,n)為加密密鑰 公開密鑰（加密密鑰 ）為（ e、 n） 私有密鑰（解密密鑰 ）為（ d、 n） 加密密鑰和解密密鑰可互換 n為可編碼的最大數(shù) 《 Computer Networks V4》 2022/8/17 第 8章 網(wǎng)絡(luò)安全 52 / 107 加密和解密算法 ? 把明文看成一個 bit串，并劃分成每塊 k個 bit，滿足 2k n， P =2k ? 對原始信息 P加密： 使用公開密鑰為（ e、 n），計算密文 C = Pe（ mod n） ? 對加密信息 C解密： 使用私有密鑰為（ d、 n），計算明文 P = Cd（ mod n）