数据加密标准ppt课件.ppt

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1、数据加密标准DES(DataEncryptionStandard)----主讲唐西林2021/9/151本节课的内容提要：数据加密标准（DES）3DES2021/9/152数据加密标准美国国家标准局(NBS)，即现在的国家标准和技术研究所(NIST)于1973年5月向社会公开征集标准加密算法并公布了它的设计要求：--算法必须提供高度的安全性--算法必须有详细的说明，并易于理解--算法的安全性取决于密钥，不依赖于算法--算法适用于所有用户--算法适用于不同应用场合--算法必须高效、经济--算法必须能被证实有

2、效2021/9/1531974年8月27日,NBS开始第二次征集，IBM提交了算法LUCIFER，该算法由Feistel领导的团队研究开发，采用64位分组以及128位密钥IBM用改版的Lucifer算法参加竞争，最后获胜，成为数据加密标准(DataEncryptionStandard,DES)1976年11月23日，采纳为联邦标准，批准用于非军事场合的各种政府机构。1977年1月15日，数据加密标准，即FIPSPUB46正式发布DES是分组密码的典型代表，也是第一个被公布出来的加密标准算法。现代大多数对称

3、分组密码也是基于Feistel密码结构2021/9/154DES加密过程DES同时使用了代换和置换两种技巧它用56位密钥加密64位明文，最后输出64位密文整个过程分为两大部分组成：一是加密过程，另一是子密钥产生过程图3.4是DES加密算法简图2021/9/1552021/9/156图3.4左半边的处理过程可以分三个部分：(1)64位明文经过初始置换被重新排列，然后分左右两半，每半各32位；(2)左右两半经过16轮置换和代换迭代，即16次实施相同的变换。然后再左右两半互换；(3)互换后的左右两半合并，再经过

4、逆初始置换输出64位密文。图3.4右半部则由56位密钥，产生16个48位子密钥，分别供左半边的16轮迭代加密使用2021/9/157初始置换初始置换(InitialPermutation,IP)是数据加密的第1步将64位的明文按照图3.5置换。置换表中的数字表示输入位在输出中的位置2021/9/158置换后将数据M分成两部分：左半部分L0和右半部分R0各32位。划分方法原则是偶数位移到左半部，奇数位移到右半部，即：2021/9/159DES每轮结构上一轮的右边Ri-1直接变换为下一轮的左边Li上一轮的左边

5、Li-1与加密函数F异或后作为下一轮的右边Ri加密函数F则是上一轮右边Ri-1和子密钥Ki的函数。即Li=Ri–1Ri=Li–1⊕F(Ri–1,Ki)2021/9/1510图3.6DES每一轮结构Li-1Ri-1LiRiKiF+2021/9/1511加密函数F本质上是Ri-1和子密钥Ki的异或从图3.6可以看出加密函数F是32位，而Ri-1是32位，子密钥Ki是48位，因此Ri-1和Ki不能直接异或DES这样处理这个问题：先用扩展置换E(如图3.8所示)将Ri-1扩展为48位，与48位子密钥异或，输出48

6、位；再使用8个S盒压缩成32位；然后经置换函数P(如图3.9所示)输出32位的加密函数F。2021/9/1512加密函数F的计算过程Ki(48bits)Ri-1(32bits)48bitsE+S1S2S3S4S5S8S6S7F(32bits)P2021/9/1513图3.8扩展置换E图3.9置换函数P2021/9/1514S盒在加密函数计算过程中使用了8个S盒；S盒是DES保密性的关键所在；S盒有6位输入，4位输出；48位数据经过8个S盒后输出32位数据；每个S盒都由4行(表示为0,1,2,3)和16列(

7、0,1,…,15)组成，如图3.10所示2021/9/15152021/9/1516每行都是全部的16个长为4比特串的一个全排列每个比特串用它对应的二进制整数表示,如1001用9表示。对每个S盒，将6位输入的第一位和最后一位组成一个二进制数，用于选择S盒中的一行。用中间的4位选择S盒16列中的某一列，行列交叉处的十进制数转换为二进制数可得到4位输出。例如对于S1盒而言,如果输入为011001，则行是01(十进制1，即S盒的第2行)，列1100(12，即S盒的第13列)，该处的值是9，转换为二进制数为100

8、1，即为该S盒的输出2021/9/1517DES子密钥产生DES加密过程共迭代16轮，每轮用一个不同的48位子密钥子密钥由算法的56位密钥产生DES算法的输入密钥长度是64位，但只用了其中的56位如图3.11所示,图中无阴影部分，也就是每行的第8位被忽略，主要用于奇偶校验，也可以是随意设置子密钥的产生过程如图3.12所示2021/9/1518图3.11DES的输入密码2021/9/15192021/9/152056位密钥首先经