第章 分组密码和数据加密标准des(精简)

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1、谭文学信息安全与保密教案第55/55页：2021/7/815:12第3章分密组密码算法DES教学内容要点：（2课时）1.分组加密42.Feistel(费斯妥)分组密码63.数据加密标准（DES）的历史154.DES算法的入口参数185.DES算法加密过程196.变换密钥25谭文学信息安全与保密教案第55/55页：2021/7/815:127.处理64位的数据318.轮函数Round说明379.DES算法的解密过程4510.雪崩效应4611.DES算法的强度（安全性）争议4812.对密钥长度的攻击4813

2、.DES的未来52谭文学信息安全与保密教案第55/55页：2021/7/815:1214.差分分析方法和线性分析方法（提及）5315.作业5416.课后资料56谭文学信息安全与保密教案第55/55页：2021/7/815:12说明：1.分组加密分组加密(blockcipher)：一次处理固定比特长度的分组，每次处理都有复杂的数据处理过程。现代常规分组加密算法有：1.DES2.IDEA3.RC54.RC65.AES在近代密码史上，典型的影响相当大的分组密码算法是DES算法，它们和所有早已退出的算法由于安全

3、与强度的原因已近退出历史舞台，但它们曾做出了重要贡献，对它们的学习对后面算法的谭文学信息安全与保密教案第55/55页：2021/7/815:12理解和密码算法的发展及其理由有积极意义。本章将详解DES和略解其它分组算法。现在来看看现代分组密码，其中一个最广泛使用的加密算法提供保密/认证服务（基于密码的消息验证码：确保消息未被改动），重点DES（数据加密标准）；分组密码一直得以广泛使用的理由在于：它处理速度很快，且安全性高。学习目的此外也在于以DES为例来说明让大家了解现代分组密码的设计原则。谭文学信息安

4、全与保密教案第55/55页：2021/7/815:12分组密码以固定长度的分组来处理模块，每个然后加/解密；像在一个非常大的字符集合上进行替代运算。64位或更长;1.Feistel(费斯妥)分组密码许多对称分组加密算法，都是基于结构称为Feistel分组密码，如：IBM的LUCIFER卖给英国公司Lloyd,用于公司的现金发放卡；此外DES算法。它由分组密码操作上n位明文块经过产生n位密文区块2n！。N=64,任意可逆的替代映射密码查找表有264！条记录：对较大的分组是不切合实际，谭文学信息安全与保密教

5、案第55/55页：2021/7/815:12实现推广困难很大。Feistel是指一个n位通用替代是一个理想的分组密码，因为它允许的最大数量的加密映射（从明文到密文块）。4位输入产生的一个16个可能的输出，这是对应的密码替换成一个独特的16个可能的输出，每个代表了4位密文。该加密和解密映射可以定义一个表格所示，如图3.1。它描绘了一个微小的4位替代；它表明，每一个可能的输入可任意映射到任何输出-这就是为什么它的复杂性的增长如此迅速。谭文学信息安全与保密教案第55/55页：2021/7/815:12在考虑这

6、些困难，Feistel指出，现在需要的对应较n是一个近似的理想分组密码系统，建立起来的组件，很容易实现。但是，从实现和性能的观点。一般而言，一个n位通用分组密码替代表的记录数规模，为N×2n才足以挫败统计分析攻击。对于64位的块，这是一个理想的长度于挫败统计分析攻击的统计而言，表的大小是64×264=270=1021位。谭文学信息安全与保密教案第55/55页：2021/7/815:12谭文学信息安全与保密教案第55/55页：2021/7/815:12谭文学信息安全与保密教案第55/55页：2021/7/

7、815:12香农的研究成果（ClaudeShannon’s1949paper）农的1949年论文的关键思想，引导了现代分组密码的发展。重要的是，他建议交替使用S-盒和P–谭文学信息安全与保密教案第55/55页：2021/7/815:12盒（形式的S-P网络SPN），形成一个复杂的实用密码。他还介绍了思想的混乱和扩散（confusionanddiffusion），它们分别由S-盒和P-盒（与S-盒）提供。扩散和混乱是香农引入的两个基本构件。对于密码操作来讲是替代和排列；对于于消息的信息量（统计特征）来说是

8、混乱和扩散每个分组密码涉及转变块明文到密文区块，其中的转变取决于关键。例子：一滴红墨水滴入游泳池；（池水依然是蓝色的）；要重新将红墨水分离是不可能的。谭文学信息安全与保密教案第55/55页：2021/7/815:12扩散力求使明文和密文的统计之间的关系尽可能复杂以挫败企图推断。N位的数据选择不同与他的位作为密文。有2n种选择，且每个可能机会均等。这就是明文扩散到密文的海洋种。混乱力求使密文和加密金钥统计之间的关系一样复杂可能再次挫败企图。例