《分组密码DES》PPT课件.ppt

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1、第3章分组密码理论3.1分组密码概述3.2DES3.3分组密码的设计原理3.4分组密码的工作模式3.1分组密码概述分组密码，就是一个明文分组被当作一个整体来产生一个等长（通常）的密文分组的密码，通常使用的是128位分组大小。分组密码的实质是，设计一种算法，能在密钥控制下，把n比特明文简单而又迅速地置换成唯一n比特密文，并且这种变换是可逆的（解密）。3.1分组密码概述(Cont.)分组密码的设计思想（C.E.Shannon)：扩散(diffusion)将明文及密钥的影响尽可能迅速地散布到较多个输出的密文中（让每个明文数字尽可

2、能地影响多个密文数字）。分组密码的设计思想(Cont.)混淆(confusion)其目的在于让密文和加密密钥间的统计关系更加复杂。可以使用一些复杂的代换算法来实现，简单的线性代换几乎增加不了混淆。3.1分组密码概述(Cont.)分组密码设计的要求：分组长度足够大（64~128比特）密钥量要足够大（64~128）算法足够复杂（包括子密钥产生算法）加密、解密算法简单，易软、硬件实现便于分析（破译是困难的，但算法却简洁清晰）3.2数据加密标准（DES)DES的历史1971IBM，由HorstFeistel领导的密码研究项目组研究

3、出LUCIFER算法。并应用于商业领域。1973美国标准局征求标准，IBM提交结果，在1977年，被选为数据加密标准。3.2数据加密标准（Cont.)4.2.1简化的DESSimplifiedDES方案，简称S-DES方案。它是一个供教学而非安全的加密算法，它与DES的特性和结构类似，但参数小。注：1.*加密算法涉及五个函数：(1)初始置换IP(initialpermutation)(2)复合函数fk1，它是由密钥K确定的，具有置换和代换的运算。(3)置换函数SW(4)复合函数fk2(5)初始置换IP的逆置换IP-1加

4、密10bit密钥解密8bit明文P108bit明文IP移位IP-1P8fk1fk2SWSW移位P8fk2fk1IPIP-18bit密文8bit密文K2K2K1K1S-DES方案示意图加密10bit密钥解密8bit明文P108bit明文IP移位IP-1P8fk1fk2SWSW移位P8fk2fk1IPIP-18bit密文8bit密文K2K2K1K1S-DES方案示意图加密加密10bit密钥解密8bit明文P108bit明文IP移位IP-1P8fk1fk2SWSW移位P8fk2fk1IPIP-18bit密文8bit密文K2K2K

5、1K1S-DES方案示意图解密2*.加密算法的数学表示：IP-1*fk2*SW*fk1*IP也可写为密文=IP-1（fk2(SW(fk1(IP(明文)))))其中K1=P8(移位(P10(密钥K)))K2=P8(移位(移位(P10(密钥K))))解密算法的数学表示：明文=IP-1（fk1(SW(fk2(IP(密文)))))对S-DES的深入描述（1）S-DES的密钥生成：设10bit的密钥为（k1,k2,…,k10)置换P10是这样定义的P10(k1,k2,…,k10)=(k3,k5,k2,k7,k4,k10,k1,k9

6、,k8,k6)P8=(k1,k2,…,k10)=(k6,k3,k7,k4,k8,k5,k10,k9)LS-1为循环左移1位，LS-2为循环左移2位按照上述条件,若K选为(1010000010),产生的两个子密钥分别为K1=(10100100),K2=(01000011)S-DES的密钥生成10-bit密钥P10LS-1LS-1LS-2LS-2P8P8K18K255558(2)S-DES的加密运算:初始置换用IP函数:IP=1234567826314857末端算法的置换为IP的逆置换:IP-1=12345678413572

7、86易见IP-1(IP(X))=XS-DES加密图8-bit明文IPE/P+S0S1P4+LR4K1844fk14S-DES加密图(续)E/P+S0S18K2P4+IP-18-bit密文4844fk244228SW函数fk，是加密方案中的最重要部分，它可表示为：fk(L,R)=(LF(R,SK),R)其中L，R为8位输入,左右各为4位,F为从4位集到4位集的一个映射,并不要求是1-1的。SK为子密钥。对映射F来说：首先输入是一个4-位数（n1,n2,n3,n4），第一步运算是扩张/置换（E/P）运算：E/P4123234

8、1事实上，它的直观表现形式为：n4n1n2n3n2n3n4n18-bit子密钥：K1=(k11,k12,k13,k14,k15,k16,k17,k18),然后与E/P的结果作异或运算得：n4+k11n1+k12n2+k13n3+k14n2+k15n3+k16n4+k17n1+k18把它们重记为8位：P0