_7.1 _________常规密钥密码体制

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1、7.1常规密钥密码体制所谓常规密钥密码体制，即加密密钥与解密密钥是相同的密码体制。这种加密系统又称为对称密钥系统。我们先介绍在常规密钥密码体制中的两种最基本的密码。替代密码与置换密码替代密码(substitutioncipher)的原理可用一个例子来说明。（密钥是3）abcdefghijklmnopqrstuvwxyzDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCcaesarcipherFDHVDUFLSKHU明文密文明文c变成了密文F置换密码置换密码(transpositioncipher)则是

2、按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序。根据英文字母在26个字母中的先后顺序，我们可以得出密钥中的每一个字母的相对先后顺序。因为密钥中没有A和B，因此C为第1。同理，E为第2，H为第3,……，R为第6。于是得出密钥字母的相对先后顺序为145326。CIPHER145326attackbeginsatfour密钥顺序明文密文的得出最后读顺序为6的明文列，即ksrCIPHER145326attackbeginsatfour密钥顺序明文因此密文就是：abacnuaiotettgfksr乘积密码*由于语言特

3、征，替代和置换加密都不安全?如何增强安全性两次替代产生一个更复杂的替代两次置换产生一个更复杂的置换先替代再置换使破译更困难从经典加密到现代加密的转折点分组密码方法：它将明文划分成固定的n比特的数据组，然后以组为单位，在密钥的控制下进行一系列的线性或非线性的变化而得到密文。这就是分组密码。特点：分组密码一次变换一组数据。当给定一个密钥后，若明文分组相同，那么所变换出密文分组也相同。不需要同步。分组密码体制输入输出加密算法密钥明文输入输出解密算法密钥明文nbitnbitnbitnbit密文密文数据加密标准D

4、ESDES(DataEncryptionStandard)：由IBM设计，被美国政府采用，作为非军事和非机密数据的加密标准。原理：对于64bit组成的块通过18个不同的过程，转换成64位。m=m1m2…m64mi=0,1,i=1,2,…64k=k1k2…k64ki=0,1,i=1,2,…64其中k8、k16、k24、k32、k40、k48、k56、k64是奇偶校验位。DESDES(m)=IP-1。T16。T15。。。。。T1。IP(m)DES加密标准输入1．IP置换2．迭代过程Li=Ri-1Ri=Li-

5、1⊕f(Ri-1,Ki)3．逆置换IP-14．子密钥Ki的生成L0R0L1=R0IPL2=R1L15=R14R1=L0f(R0,K1)R2=L1f(R1,K2)R15=L14f(R14,K15)L16=R15R16=L15f(R15,K16)IP1f输出密文Y(64bit)明文X(64bit)K16(48bit)K2(48bit)K1(48bit)X0的左半边(32bit)X0(64bit)X0的右半边(32bit)R16L16(64bit)ff……DES的明显缺点缺点对于DES算法，相

6、同的明文就产生相同的密文。这对DES的安全性来说是不利的。方法：为了提高DES的安全性，可采用加密分组链接的方法。电子密码本模式ECB密码分组链接模式CBC密码反馈模式CFB输出反馈模式OFB加密分组的链接CBC…初始向量密钥X0Y0X1Y1X2Y2X3Y3X0Y0X1Y1X2Y2X3Y3…初始向量密钥明文明文密文密文加密解密EEEEDDDDDES的安全性*通过穷举所有密钥的强行攻击法，对于56位密钥长度来说，总共有256≈7.2*1016种密钥。由Biham和Shamir提出的差分密码

7、分析法，它需要大量的明文和密文对，所以实际上它并不能对DES构成真正的威胁。密钥长度（位）密钥总数破译时间(搜索1次/μs)破译时间（搜索106次/μs）32232≈4.3╳106231μs=35.8分2.15毫秒56256≈7.2╳1016255μs=1142年10.01小时1282128≈3.4╳10382127μs=5.4╳1024年5.4╳1018年三重DES(TripleDES)三重DES使用两个密钥，执行三次DES算法。下图中的方框E和D分别表示执行加密和解密算法。因此加密时是E-D-E，解

8、密时是D-E-D。K1K2K1K1K2K1EDE明文密文DED密文明文加密解密其他加密算法*国际加密算法IDEA：由瑞士联邦技术学院的华裔科学家来学嘉（LaiXueJia）发明。采用64位分组，128位密钥。运算:XOR,模216（65536）加,模(216+1)（65537）乘BLOWFISH算法作者为BruceSchneier密钥长度从32位到32*14=448位不等结构简单，消耗不到5k内存RC2、RC4：流加密算法，由Rive