分组密码详解

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1、现代密码学21世纪高等学校计算机规划教材ModernCryptography彭代渊信息科学与技术学院dypeng@swjtu.edu.cn2009.9-2010.1作者：何大可彭代渊唐小虎何明星梅其祥出版社：人民邮电出版社1现代密码学ModernCryptography彭代渊信息科学与技术学院dypeng@swjtu.edu.cn2009年10月第3章分组密码2第3章分组密码3.1分组密码概述3.2数据加密标准（DES）3.3国际数据加密算法（IDEA）3.4高级数据加密标准（AES）3.5分组

2、密码工作模式33.1分组密码概述分组密码（blockcipher）框图加密算法解密算法明文x=(x0,x1,…,xn-1)密文y=(y0,y1,…,ym-1)明文x=(x0,x1,…,xn-1)密钥k=(k0,k1,…,xt-1)密钥k=(k0,k1,…,xt-1)分组长度:n数据扩展：nm一般要求：n=m;xi,yi{0,1}.43.1分组密码概述加密算法分组密码算法基本要求分组长度n足够大密钥长度t足够大加密算法足够复杂差错传播尽可能小53.1分组密码概述迭代密码明文：X

3、=Y(0)密文：Y=Y(r)迭代函数:F迭代次数:r种子密钥：k迭代的子密钥：Z(i)6Feistel密码Feistel加密结构子密钥产生算法KK1,K2,…,Kh.明文:x=L0

4、

5、R0第i轮迭代Li=Ri-1Ri=Li-1F(Ri-1,Ki)F:轮函数密文:y=Lh+1

6、

7、Rh+1代换-置换网络(substitution-permutationnetwork)FL1R1K1L0(w-bit)R0(w-bit)明文:x(2w-bit)FLiRiKi….….….….FLhRhKhLh+

8、1Rh+1密文:y(2w-bit)7Feistel密码Feistel代换-置换网络(substitution-permutationnetwork)1971年，IBM的FeistelH.领导的项目组首次提出，并用于劳埃德保险公司的现金分配系统Feistel代换-置换网络主要参数分组大小:(2w=64)密钥大小:(

9、K

10、=128)轮数:h子密钥产生算法:KK1,K2,…,Kh.轮函数设计:F8Feistel密码Feistel解密结构与加密结构相同子密钥使用次序相反:Kh,Kh-1,…,K2,K1

11、输入：密文y输出：明文xFL1R1KhL0(w-bit)R0(w-bit)密文:y(2w-bit)FLiRiKi….….….….FLhRhK1Lh+1Rh+1明文:x(2w-bit)9第3章分组密码3.1分组密码概述3.2数据加密标准（DES）3.3国际数据加密算法（IDEA）3.4高级数据加密标准（AES）3.5分组密码工作模式103.2数据加密标准(DES)数据加密标准(DES:dataencryptionstandard)概况1972美国国家标准局(NBS)开始实施计算机数据保护标准

12、的开发计划1973.5.13NBS发布文告征集在传输和存储数据中保护计算机数据的密码算法1975.3.17首次公布DES算法描述，进行公开讨论1977.1.15正式批准为无密级应用的DES(美国联邦信息处理标准：FIPS-46)，1977.7.15正式生效以后每5年NBS做出评估，并重新确定是否继续作为加密标准1994年1月，NBS做了最后一次评估，决定1998年12月以后不再作为加密标准11DES算法描述分组大小:2w=64密钥大小:

13、K

14、=56子密钥:

15、Ki

16、=48轮数:h=16对明文作置换

17、IP后开始第1次迭代第16次迭代后，交换左、右32bit数据，再作逆置换IP-1，即得密文FL1R1K1….….….….FL16R16K16L0(32bit)R0(32bit)明文:x(64bit)IP密文:y(64bit)IP-1123.2数据加密标准(DES)初始置换IP将64位明文打乱重新排列.设x=x1x2…x64，则IP(x)=x58x50x42…x23x15x7IPIP1585042342618102605244362820124625446383022148645648403

18、224166574941332517915951433527191136153453729211356355473931231574084816562464323974715552363313864614542262303754513532161293644413522060283534311511959273424210501858263314194917572513轮函数F的设计轮函数F的结构F(Ri1,Ki):{0,1}32{0,1}48{0,1}32FKi(48)….….LiRi