密(研)6-分组密码的工作模式.pdf

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1、第6章分组密码的工作模式1课程内容大纲1.引言第一部分：对称密码第三部分：密码学数据完整性算法2.传统加密技术11.密码学与Hash函数3.分组密码与数据加密标准（DES）12.消息认证码（MAC）4.数论与有限域的基本概念13.数字签名5.高级加密标准（AES）6.分组密码的工作模式第四部分：相互信任7.伪随机数的产生和流密码14.密钥管理与分发15.用户认证第二部分：公钥密码8.数论入门9.公钥密码学与RSA10.密钥管理和其他公钥密码体制2讲课内容6.1多重加密与三重DES算法6.2电码本(ECB)模式6.3密文分组

2、链接(CBC)模式6.4密文反馈(CFB)模式6.5输出反馈(OFB)模式6.6计数器(CTR)模式[+]反馈分组密码链接（PCBC）模式[+]密文挪用36.1多重加密与三重DES算法4如何提高DES的安全性？—多重DES•为了提高DES的安全性，并利用实现DES的现有软硬件，可将DES算法在多密钥下多重使用。•多重DES:就是使用多个密钥利用DES对明文进行多次加密。•使用多重DES可以增加密钥量，从而大大提高抵抗对密钥的穷举搜索攻击的能力。•多重DES包括：¾二重DES¾两个密钥的三重DES¾三个密钥的三重DES5二重

3、DES•加密时，若设明文为P，两个加密密钥为K1和K2，则密文为：C=EK2[EK1[P]]•解密时，以相反顺序使用两个密钥：P=DK1[DK2[C]]6二重DES•思考题：对任意两个密钥k1,k2，存在一个密钥k3，使得下式成立么？EK2[EK1[P]]=EK3[P]7对二重DES的中途相遇攻击(meet-in-the-middleattack)•基本思想：由C=EK2[EK1[P]]，有X=EK1[P]=DK2[C]•如果已知明文密文对(P,C)，(P’,C’)¾1)穷举256个所有可能的K1对P进行加密得{EK1’[

4、P]}¾2)穷举256个所有可能的K2对C进行解密得{DK2’[C]}¾3)找出上述穷举结果中相匹配的项:EK1’[P]=X’=DK2’[C]¾4)用(P’,C’)验证(K1’,K2’)，如果C’=EK2’[EK1’[P’]]，则可确定(K1’,K2’)即为所要找的密钥8两个密钥的三重DES•加密：C=EK1[DK2[EK1[P]]]•解密：P=DK1[EK2[DK1[C]]]9两个密钥的三重DES•密钥长度为56x2=112比特•当取K1=K2=K时有¾加密：C=EK1[DK2[EK1[P]]]=EK[DK[EK[P]]

5、]=EK[P]¾解密：P=DK1[EK2[DK1[C]]]=DK[EK[DK[C]]]=DK[C]V第2步D/E存在的目的所在：当k1=k2时，可利用三重DES为单重DES加密的数据进行解密•此方案已在密钥管理标准ANSX.917和ISO8732中被采用10三个密钥的三重DES•加密：C=EK3[DK2[EK1[P]]]•解密：P=DK1[EK2[DK3[C]]]11三个密钥的三重DES•密钥长度为56x3=168比特•令K3=K2或K1=K2，则变为一重DES•此方案已在因特网的许多应用(如PGP和S/MIME)中被采用

6、PGP（prettygoodprivacy）是目前使用最为普遍的一种电子邮件系统，该系统能为电子邮件和文件存储应用过程提供认证业务和保密业务。PGP和S/MIME是目前互联网上实现电子邮件端到端的主流加密安全技术。126.2电码本（ECB）模式13关于分组密码工作模式的一些在线资源•http://www.itl.nist.gov/fipspubs/fip81.htm•http://en.wikipedia.org/wiki/Block_cipher_modes_of_operation146.1多重加密与三重DES算法15

7、DES的安全性•为了提高DES的安全性，并利用实现DES的现有软硬件，可将DES算法在多密钥下多重使用。•多重DES:就是使用多个密钥利用DES对明文进行多次加密。•使用多重DES可以增加密钥量，从而大大提高抵抗对密钥的穷举搜索攻击的能力。•多重DES包括：¾二重DES¾两个密钥的三重DES¾三个密钥的三重DES16二重DES•加密时，若设明文为P，两个加密密钥为K1和K2，则密文为：C=EK2[EK1[P]]•解密时，以相反顺序使用两个密钥：P=DK1[DK2[C]]17对二重DES的中途相遇攻击•基本思想：由C=EK2

8、[EK1[P]]，有X=EK1[P]=DK2[C]•如果已知明文密文对(P,C)，(P’,C’)¾1)穷举256个所有可能的K1对P进行加密得{EK1’[P]}¾2)穷举256个所有可能的K2对C进行解密得{DK2’[C]}¾3)找出上述穷举结果中相匹配的项:EK1’[P]=X’=DK2’[C]¾4)用