密碼學(xué)基礎(chǔ) 課件 第2章　分組密碼與DES

分組密碼與數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)4學(xué)時(shí)分組密碼的基本概念數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DESDES的產(chǎn)生及使用DES算法細(xì)節(jié)DES的安全性分析DES在設(shè)計(jì)上的優(yōu)點(diǎn)分組密碼的設(shè)計(jì)原理分組密碼的工作方式主要內(nèi)容現(xiàn)代密碼對(duì)稱(chēng)密碼非對(duì)稱(chēng)密碼序列密碼分組密碼對(duì)稱(chēng)密碼非對(duì)稱(chēng)密碼現(xiàn)代密碼的分類(lèi)加密方式序列密碼（Streamcipher）：也叫流密碼，用隨機(jī)的密鑰序列依次對(duì)明文字符加密，一次加密一個(gè)字符。分組密碼（Blockcipher）：將明文劃分為長(zhǎng)度固定的組，逐組進(jìn)行加密，得到長(zhǎng)度固定的一組密文。密文分組中的每一個(gè)字符與明文分組的每一個(gè)字符都有關(guān)。第一節(jié)分組密碼的基本概念加密算法解密算法明文密鑰密鑰x=(x1,…,xm

)y=(y1,…,yn

)密文第一節(jié)分組密碼的基本概念分組密碼加密框圖分組長(zhǎng)度：64bit有效密鑰長(zhǎng)度：56bit密鑰生成算法：產(chǎn)生16個(gè)48bit的子密鑰解密過(guò)程與加密過(guò)程相同，所使用的密鑰也相同，但各個(gè)子密鑰的使用順序不同。算法的全部的細(xì)節(jié)公開(kāi)，安全性完全依賴(lài)于密鑰。第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DESDES基本特征初始置換IP16輪迭代逆初始置換IP-1子密鑰產(chǎn)生算法。

第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DESDES算法細(xì)節(jié)算法構(gòu)成對(duì)64bit的明文重新排列，而后分成左右兩段，每段32bit，以L0和R0表示。IP中各列元素位置號(hào)數(shù)相差為8，相當(dāng)于將原明文各字節(jié)按列寫(xiě)出，各列比特經(jīng)過(guò)偶采樣和奇采樣置換后，再對(duì)各行進(jìn)行逆序排列，將陣中元素按行讀出，構(gòu)成置換的輸出。第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES初始置換IP在16圈迭代之后，將左右兩段合并為64bit，進(jìn)行置換IP-1，得到輸出的64bit密文。第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES逆初始置換IP和IP-1的輸入與輸出是已知的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系作用：打亂原來(lái)輸入的ASCII碼字劃分，并將原來(lái)明文的校驗(yàn)位（如果有的話(huà)）變?yōu)镮P輸出的一個(gè)字節(jié)。第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES逆初始置換將經(jīng)過(guò)IP置換后的數(shù)據(jù)分成32bit的左右兩段，進(jìn)行16圈迭代每次迭代只對(duì)右邊的32bit進(jìn)行一系列的加密變換一輪迭代即將結(jié)束時(shí)，將左邊的32bit與右邊進(jìn)行變換后得到的32bit按位模2加，作為下一輪迭代時(shí)右邊的段，并將原來(lái)右邊未經(jīng)變換的段直接作為下一輪迭代時(shí)左邊的段。

第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES乘積變換——DES算法的核心64比特初始密鑰經(jīng)過(guò)置換選擇PC-1循環(huán)移位置換選擇PC-2產(chǎn)生16次迭代所用的子密鑰ki

初始密鑰的第8、16、24、32、40、48、56、64位為奇偶校驗(yàn)位，其余56位為有效位，PC-1的目的是從64位中選出56位有效位。第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES子密鑰生成算法每次移位后，將C和D中的原存數(shù)送給置換選擇PC-2，PC-2將C中第9、18、22、25位和D中第7、9、15、26位刪去，將其余數(shù)字置換位置，輸出48比特，作為子密鑰。第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES子密鑰生成IP：初始置換ki

：第i次迭代所用的子密鑰Li、Ri：第i次迭代時(shí)左邊和右邊的32比特f：每次迭代時(shí)對(duì)右邊所作的變換：逐位模2加。

第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DESDES算法的數(shù)學(xué)表示符號(hào)說(shuō)明加密過(guò)程：64Bit明文64Bit密文（1）（2）第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DESDES算法的數(shù)學(xué)表示解密過(guò)程：（64比特明文）（64比特密文）第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DESDES算法的數(shù)學(xué)表示互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)性弱密鑰和半弱密鑰對(duì)DES的強(qiáng)力攻擊差分分析和線性分析第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DESDES的安全性DES設(shè)計(jì)上的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面循環(huán)次數(shù)雪崩準(zhǔn)則精巧的S盒和P盒第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DESDES在設(shè)計(jì)上的優(yōu)點(diǎn)電子密碼本ECB(electroniccodebookmode)密碼分組鏈接CBC(cipherblockchaining)密碼反饋CFB(cipherfeedback)輸出反饋OFB(outputfeedback)第四節(jié)分組密碼的工作方式第四節(jié)分組密碼的工作方式