現(xiàn)代密碼學(xué)第4章2DES.ppt

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1、本節(jié)主要內(nèi)容1、數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES的產(chǎn)生2、S-DES算法3、DES加密與解密過程4、DES的安全性分析5、DES的改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)6、作業(yè)11.數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES的產(chǎn)生美國國家標(biāo)準(zhǔn)局1973年開始研究除國防部外的其它部門的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn),于1973年5月15日和1974年8月27日先后兩次向公眾發(fā)出了征求加密算法的公告。加密算法要達(dá)到的目的(通常稱為DES密碼算法要求)主要為以下四點(diǎn):(1)提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)保護(hù),防止數(shù)據(jù)未經(jīng)授權(quán)的泄露和未被察覺的修改;(2)具有相當(dāng)高的復(fù)雜性,使得破譯的開銷超過可能獲得的利益,同時(shí)又要便于理解和掌握;(3)D

2、ES密碼體制的安全性應(yīng)該不依賴于算法的保密,其安全性僅以加密密鑰的保密為基礎(chǔ);(4)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì),運(yùn)行有效,并且適用于多種完全不同的應(yīng)用。21977年1月,美國政府頒布:采納IBM公司設(shè)計(jì)的方案作為非機(jī)密數(shù)據(jù)的正式數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(DESDataEncryptionStandard)。1.數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES的產(chǎn)生3數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(dataencryptionstandard,DES)是迄今為止世界上最為廣泛使用和流行的一種分組密碼算法,它的分組長度為64比特,密鑰長度為56比特,它是由美國IBM公司研制的,是早期的稱作Lucifer密碼的一種發(fā)展和修改。DE

3、S在1975年3月17日首次被公布在聯(lián)邦記錄中,經(jīng)過大量的公開討論后,DES于1977年1月15日被正式批準(zhǔn)并作為美國聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn),即FIPS-46,同年7月15日開始生效。1.數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES的產(chǎn)生4規(guī)定每隔5年由美國國家保密局(nationalsecurityagency,NSA)作出評估,并重新批準(zhǔn)它是否繼續(xù)作為聯(lián)邦加密標(biāo)準(zhǔn)。最近的一次評估是在1994年1月,美國已決定1998年12月以后將不再使用DES。1997年DESCHALL小組經(jīng)過近4個(gè)月的努力,通過Internet搜索了3×1016個(gè)密鑰,找出了DES的密鑰,恢復(fù)出了明文。1

4、.數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES的產(chǎn)生51998年5月美國EFF(electronicsfrontierfoundation)宣布,他們以一臺價(jià)值20萬美元的計(jì)算機(jī)改裝成的專用解密機(jī),用56小時(shí)破譯了56比特密鑰的DES。美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)會已征集并進(jìn)行了幾輪評估、篩選,產(chǎn)生了稱之為AES(advancedencryptionstandard)的新加密標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此,DES對于推動密碼理論的發(fā)展和應(yīng)用畢竟起了重大作用,對于掌握分組密碼的基本理論、設(shè)計(jì)思想和實(shí)際應(yīng)用仍然有著重要的參考價(jià)值,下面首先來描述這一算法。1.數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES的產(chǎn)生6Simplifie

5、dDES方案,簡稱S-DES方案。它是一個(gè)供教學(xué)而非安全的加密算法,它與DES的特性和結(jié)構(gòu)類似,但參數(shù)小。注:1.*加密算法涉及五個(gè)函數(shù):(1)初始置換IP(initialpermutation) (2)復(fù)合函數(shù)fk1,它是由密鑰K確定的,具有置換和代換的運(yùn)算。(3)置換函數(shù)SW (4)復(fù)合函數(shù)fk2(5)初始置換IP的逆置換IP-12.簡化的DES7加密S-DES方案示意圖10bit密鑰解密8bit明文P108bit明文IP移位IP-1P8fkfkSWSW移位P8fkfkIPIP-18bit密文8bit密文K2K2K1K18IP-1*fk2*SW

6、*fk1*IP也可寫為密文=IP-1(fk2(SW(fk1(IP(明文)))))其中K1=P8(移位(P10(密鑰K))) K2=P8(移位(移位(P10(密鑰K))))解密算法的數(shù)學(xué)表示:明文=IP-1(fk1(SW(fk2(IP(密文)))))S-DES加密算法的數(shù)學(xué)表示9對S-DES的深入描述(1)S-DES的密鑰生成:設(shè)10bit的密鑰為(k1,k2,…,k10)置換P10是這樣定義的P10(k1,k2,…,k10)=(k3,k5,k2,k7,k4,k10,k1,k9,k8,k6)P8=(k1,k2,…,k10)=(k6,k3,k7,k4,

7、k8,k5,k10,k9)LS-1為循環(huán)左移1位,LS-2為循環(huán)左移2位按照上述條件,若K選為(1010000010),產(chǎn)生的兩個(gè)子密鑰分別為K1=(10100100),K2=(01000011)10(2)S-DES的加密運(yùn)算:初始置換用IP函數(shù):IP=1234567826314857末端算法的置換為IP的逆置換: IP-1=1234567841357286易見IP-1(IP(X))=X11S-DES加密圖8-bit明文IPE/P+S0S1P4+LR4K1844fkF412S-DES加密圖(續(xù))E/P+S0S18K2P4+IP-18-bit密文48

8、44fkF44228SW13函數(shù)fk,是加密方案中的最重要部分,它可表示為:fk(L,R)=(L?F(R,SK),R),其

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