武汉大学密码学课件-张焕国教授79111

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1、密密码码学学（第四讲（第四讲））中国商用密码SMS4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、数据加密标准（DES加密标准（DES））44、、高级高级数据加密标准（数据加密标准（AESAES））55、、中国商用密码（中国商用密码（SMS4SMS4））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

2、密码（22））11、、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、我国的密码政策一、我国的密码分级：①核心密码：用于保护党、政、军的核心机密。②普通密码：用于保护国家和事企业单位的低于核心机密而高于商业机密的密码信息。③商用密码：用于保护国家和事企业单位的非机密的敏感信息。④个人密码：用于保护个人的隐私信息。

3、前三种密码均由国家密码管理局统一管理。一、我国的密码政策二、我国商的业密码政策①统一领导：国家密码管理局统一领导。②集中管理：国家密码管理局办公室集中管理。③定点研制：研制只允许定点单位进行。④专控经营：经许可的单位才能经营。⑤满足使用：国内各单位都可申请使用。二、我国商用密码SMS4一、我国商用密码概况⑴密码的公开设计原则密码的安全应仅依赖于对密钥的保密，不依赖于对算法的保密。⑵公开设计原则并不要求使用时公开所有的密码算法核心密码不能公布算法；核心密码的设计也要遵循公开设计原则。⑶商用密码应当公开算法①美国DE

4、S开创了公开商用密码算法的先例；②美国经历DES（公开）→EES（保密）→AES（公开）。③欧洲也公布③欧洲也公布商用商用密码算法密码算法二、我国商用密码SMS4⑷我国的商用我国的商用密码概况密码概况●我国在密码技术方面具有优势：密码理论、密码分析●长期以来不公开密码算法，只提供密码芯片少数专家设计，难免有疏漏；难于标准化，不利于推广应用。●2006年2月我国月我国公布了部分商用密码算法；公布了部分商用密码算法；☆商用密码管理更科学化、与国际接轨；☆将促进我国商用密码的发展。二、我国商用密码SMS4二、SMS4密

5、码概况①分组密码：数据分组长度=128位、密钥长度=128位数据处理单位：字节（8位），位），字字（32位）②密码算法结构：基本轮函数加迭代对合运算：解密算法与加密算法相同二、我国商用密码SMS4二、SMS4密码概况②密码算法结构：128位密钥128位明文密钥基本轮函数迭代控制扩展128位密文二、我国商用密码SMS4三、SMS4密码算法1、基本运算：①①模模2加：⊕⊕，，32比特异或运算②②循环移位：循环移位：<<

6、部件非线性字节变换部件S盒：☆8位输入、8位输出。☆本质上，8位的非线性置换。S盒☆设输入位a，输出位b，表示为：（置换）b=S_Box（a）8位输出二、我国商用密码SMS4S盒中数据为16进制数二、我国商用密码SMS4☆S盒的置换规则：以输入的前半字节为行号，后半字节为列号，行列交叉点处的数据即为输出。举例：设输入为设输入为““ef”，则行号为e，列号为f，于是S盒的输出值为表中第e行和第f列交叉点的值，SboxSbox(‘ef’)=‘84’(‘ef’)=‘84’。②非线性字变换τ：32位字的非线性变换▼4个S

7、盒并行置换；▼设输入字A=(a0,,a1,,a2,,a3),输出字B=(b0,,b1,,b2,,b3),B=τ(A)=(S_box(a0),S_box(a1),S_box(a2),S_box(a3))二、我国商用密码SMS4②②非线性变换非线性变换τ：32位字的非线性变换输入字A8位输入a08位输入a18位输入a28位输入a3S盒S盒S盒S盒非线性（置换）（置换）（置换）（置换）变换τ8位输出b08位输出b18位输出b28位输出b3输出字B二、我国商用密码SMS4③③字线性部件字线性部件L变换：☆32位输入、32

8、位输出。☆设输入位B，输出位C，表为：C=L（B）☆运算规则：C=L（B）=B⊕(B<<<2)⊕(B<<<10)⊕(B<<<18)⊕(B<<<24)④④字合成变换字合成变换T：☆由非线性变换τ和线性变换L复合而成复合而成；；☆T(X)=L(τ(X))。先先SS盒变换，再盒变换，再LL变换。变换。二、我国商用密码SMS43、轮函数F：☆输入数据：（X0，X1，X2，X3），