武汉大学密码学课件-张焕国教授77635new

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1、密密码码学学第三讲（数据加密标准DES）张焕国武汉大学计算机学院目目录录11、、密码学密码学的基本概念的基本概念22、古典、古典密码密码33、、数据加密标准（数据加密标准（DESDES））44、、高级高级数据加密标准（数据加密标准（AESAES））55、中国、中国商用密码（SMS4商用密码（SMS4））66、分组、分组密码的应用技术密码的应用技术77、、序列密码序列密码88、习题、习题课：复习对称密码课：复习对称密码99、公开、公开密钥密码（1密钥密码（1））目目录录1010、、公开密钥密码（公开密钥密码（22））11、

2、、数字签名（数字签名（1）12、数字签名（2）1313、、HASH函数1414、、认证认证1515、、密钥管理密钥管理1616、、PKIPKI技术技术1717、习、习题课：复习公钥密码题课：复习公钥密码1818、总复习、总复习//检查：检查：综合实验一、DES的概况1、重要时间：•1973年美国国家标准局（NBS）向社会公开征集加密算法，以制定加密算法标准；•1974年第二次征集；•19751975年选中年选中IBMIBM的算法，公布征求意见；的算法，公布征求意见；•19771977年年11月月1515日日正式颁布；正式

3、颁布；•1998年底以后停用。•19991999年颁布年颁布33DESDES为新标准。为新标准。一、DES的概况2、标准加密算法的目标①用于加密保护政府机构和商业部门的非机密的敏感数据。②用于加密保护用于加密保护静态存储静态存储和和传输信道传输信道中的数据。③安全使用10~15年。一、DES的概况3、整体特点①分组密码:明文、密文和密钥的分组长度都是64位。②面向二进制的密码算法:因而能够加解密任何形式的计算机数据算机数据。。③对合运算:因而加密和解密共用同一算法因而加密和解密共用同一算法，，使使工程实现的工作量减半的工

4、作量减半。。④综合运用了置换综合运用了置换、、代替代替、、代数等多种密码技代数等多种密码技术术。。一、DES的概况4、应用①许多国际组织采用为标准。②在全世界范围得到广泛应用。③产品形式：软件（嵌入式，应用软件）硬件（芯片，插卡）5、、结论结论•用于其设计目标是安全的计目标是安全的。。•设计精巧设计精巧、、实现容易实现容易、、使用方便使用方便，，堪称典范堪称典范。。二、算法总框图64位明文IPL0R0K1fL1R1K2fL2R2L15R15K16fR16L16IP-164位密文三、加密过程1、64位密钥经子密钥产生算法产

5、生出16个子密钥：密钥：KK，，KK，，......，，KK，分别供第一次，1216第二次第二次，，......，，第十六次加密迭代使用。第十六次加密迭代使用。2、64位明文经初始置换IP，将数据打乱重排并分成左右两半。左边为右两半。左边为LL，右边为，右边为RR。003、第一次加密迭代：在子密钥K的控制下，的控制下，由加密函数由加密函数f对R加密：10L⊕f（（RR，，KK)001以以此此作为第二次加密迭代的作为第二次加密迭代的R，以R作为第二10次加密迭代的L。1三、加密过程4、第二次加密迭代至第十六次加密迭代分别用

6、子密钥K，，......，，K进行，其过程与第一次216加密迭代相同。5、第十六次加密迭代结束后，产生一个64位的数据组。以其左边32位作为位作为RR，，以其右边以其右边1632位作为位作为LL1616。。66、、L与与RR合并，再经过逆初始置换合并，再经过逆初始置换IPIP––11，将1616数据重新排列，便得到排列，便得到6464位密文。位密文。7、DES加密过程的数学描述：Li=Rii--11Ri=Lii--11⊕f(Rii--11,Ki)ii==11,,22,,33,,……1616四、子密钥的产生1、功能：64位

7、密钥经过置换选择1、循环左移、置换选择2等变换，产生16个子密钥K1，K2，…K16，分别供各次加密迭代使用次加密迭代使用。。64位密钥置换选择1C0D02．子密钥循环移位循环移位产生框图K1置换选择2C1D1循环移位循环移位K2置换选择2C15C15循环移位循环移位K16置换选择23、置换选择1：①①、、作用ò去掉密钥中的去掉密钥中的88个奇偶校验位个奇偶校验位。。ò打乱重排，形成打乱重排，形成CC((左左2828位位))，，DD((右右2828位位))。。00②②、、矩阵CD004749413325179635547

8、39312315158504234261876254463830221025951433527146615345372919113605244362113528201244、循环移位：①①、、作用•对对CC，，DD分别循环移位。00②②、、循环移位表迭代次数12345678910111213141516移位次数112