密碼學基礎 課件 第2章　分組密碼與DES

分組密碼與數(shù)據(jù)加密標準4學時分組密碼的基本概念數(shù)據(jù)加密標準DESDES的產(chǎn)生及使用DES算法細節(jié)DES的安全性分析DES在設計上的優(yōu)點分組密碼的設計原理分組密碼的工作方式主要內(nèi)容現(xiàn)代密碼對稱密碼非對稱密碼序列密碼分組密碼對稱密碼非對稱密碼現(xiàn)代密碼的分類加密方式序列密碼（Streamcipher）：也叫流密碼，用隨機的密鑰序列依次對明文字符加密，一次加密一個字符。分組密碼（Blockcipher）：將明文劃分為長度固定的組，逐組進行加密，得到長度固定的一組密文。密文分組中的每一個字符與明文分組的每一個字符都有關。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度：64bit有效密鑰長度：56bit密鑰生成算法：產(chǎn)生16個48bit的子密鑰解密過程與加密過程相同，所使用的密鑰也相同，但各個子密鑰的使用順序不同。算法的全部的細節(jié)公開，安全性完全依賴于密鑰。第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標準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)加密標準DESDES算法細節(jié)算法構成對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中各列元素位置號數(shù)相差為8，相當于將原明文各字節(jié)按列寫出，各列比特經(jīng)過偶采樣和奇采樣置換后，再對各行進行逆序排列，將陣中元素按行讀出，構成置換的輸出。第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標準DES初始置換IP在16圈迭代之后，將左右兩段合并為64bit，進行置換IP-1，得到輸出的64bit密文。第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標準DES逆初始置換IP和IP-1的輸入與輸出是已知的一一對應關系作用：打亂原來輸入的ASCII碼字劃分，并將原來明文的校驗位（如果有的話）變?yōu)镮P輸出的一個字節(jié)。第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標準DES逆初始置換將經(jīng)過IP置換后的數(shù)據(jù)分成32bit的左右兩段，進行16圈迭代每次迭代只對右邊的32bit進行一系列的加密變換一輪迭代即將結束時，將左邊的32bit與右邊進行變換后得到的32bit按位模2加，作為下一輪迭代時右邊的段，并將原來右邊未經(jīng)變換的段直接作為下一輪迭代時左邊的段。

第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標準DES乘積變換——DES算法的核心64比特初始密鑰經(jīng)過置換選擇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)加密標準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)加密標準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次迭代時左邊和右邊的32比特f：每次迭代時對右邊所作的變換：逐位模2加。

第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標準DESDES算法的數(shù)學表示符號說明加密過程：64Bit明文64Bit密文（1）（2）第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標準DESDES算法的數(shù)學表示解密過程：（64比特明文）（64比特密文）第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標準DESDES算法的數(shù)學表示互補對稱性弱密鑰和半弱密鑰對DES的強力攻擊差分分析和線性分析第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標準DESDES的安全性DES設計上的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面循環(huán)次數(shù)雪崩準則精巧的S盒和P盒第二節(jié)數(shù)據(jù)加密標準DESDES在設計上的優(yōu)點電子密碼本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