最新分组密码3教学讲义PPT.ppt

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1、分组密码3第3章分组密码3.1概述也称块密码，它是将明文消息经编码表示后的二进制序列M={x0,x1,…,xi,…}划分成若干长度为m的组块。Mi=(x0,x1,…,xm-1)，各组分别在密钥k=(k0,k1,…,kt-1)的控制下转换成长度为n的密文分组Ci=(c0,c1,…,cn-1)。其本质是一个从明文空间（m长的比特串的集合）M到密文空间(n长的比特串的集合)C的一一映射。1）一般而言，m=n，即为无数据扩展和压缩的分组密码2）mn，有数据压缩的分组密码第3章分组密码

2、3.2分组密码的设计原则与评估3.2.1分组密码的设计原则针对安全性的一般设计原则1.明文分组长度和密钥长度望尽可能大：当分组长度较小时，攻击者通过穷举明文空间，得到密码变换规律，难于抵御选择明文攻击如果密钥量小，攻击者可以有效地通过穷举密钥，对密文进行解密，以得到有意义的明文，难于抵御唯密文攻击2.混乱原则：指在加解密变换过程中明文、密钥以及密文之间的关系尽可能地复杂化，以防密码破译者采用解析法(建立并求解一些方程)进行破译攻击。混乱原则：具有复杂的非线性因素3.扩散原则：密钥的每一比特影响密文的许多位，防

3、止对密钥逐段破译；明文的每一位也影响密文的许多位，以隐蔽明文的统计特性。第3章分组密码3.3分组密码常见的设计方法3.3.1Feistel结构Feistel结构是典型的迭代密码.Feistel结构的解密与加密是完全一样的，除了所使用的子密钥的顺序正好相反。Li-1Ri-1FKiLi=Ri-1Ri=Li-1F(Ri-1,Ki)第3章分组密码3.3.2SPN结构SPN结构也是一种特殊的迭代密码。SPN结构和Feistel结构相比，可以得到更快速的扩散，但是SPN密码的加解密通常不相似。3.4数据加密标准(DE

4、S)DES是从1975年被美国联邦政府确定为非敏感信息的加密标准.第3章分组密码DES是一个16轮的Feistel型结构密码。明文分组长度为64比特密钥长度为64比特。其中，实用56比特，另8位用作奇偶校验密文分组长度也为64比特。第3章分组密码1.给定明文，通过一个固定的初始置换IP来重排输入明文块P中的比特，得到比特串P0=IP(P)=L0R0，这里L0和R0分别是P0的前32比特和后32比特IP5850423426181026052443628201246254463830221466456484032

5、2416857494133251791595143352719113615345372921135635547393123157初始置换IP第3章分组密码DES算法DES算法-Feistel结构2.按下述规则进行16次迭代，即1≤i≤16这里是异或，f是一个函数（称为轮函数）；16个长度为48比特的子密钥Ki(1≤i≤16)是由密钥k经密钥编排函数计算出来的.Li-1Ri-1f+LiRiki第16轮迭代左右两块不交换第3章分组密码IP-1408481656246432397471555236331386461

6、45422623037545135321612936444125220602835343115119592734242105018582633141949175725初始置换的逆置换IP-13.对比特串R16L16使用逆置换IP-1得到密文C，即C=IP-1(R16L16)。（注意L16和R16的相反顺序）第3章分组密码DES算法第3章分组密码密码函数f：Ri-1(32位)Ki-1(32位)E(Ri-1)（48位）B1B2B3B4B5B6B7B8S1S2S3S4S5S6S7S8C1C2C3C4C5C6C7C8

7、f(Ri-1,Ki)（32）位+PEE扩展密钥加S盒代换P置换有两个参数，分别为长度为32比特串Ri-1和长度为48比特串Ki。产生长度为32比特的输出。第3章分组密码密码函数f：E扩展：32比特的Ri-1根据扩展规则扩展为48比特长度的串；E比特——选择表3212345456789891011121312131415161716171819202120212223242524252627282928293031321第3章分组密码密码函数f：密钥加：计算并将结果写成8个比特串B=B1B2B3B4B5B6B7

8、B8，作为8个S盒（S1……S8）的输入。每个Bi是长度为6的比特串，记为Bi=（b1b2b3b4b5b6）S盒代换：每个S盒Si是一个固定的4*16阶矩阵，每行是0~15之间整数的一个置换.给Bi计算如下:1)b1b6两个比特确定了Si的行r的二进制表示（0≤r≤3），2)b2b3b4b5四个比特确定了Si的列c的二进制表示（0≤c≤15），3)Si(Bi)定义成长度为4的比特串的值Si(r,c)