现代密码学课件110讲第7讲
25页1、2019/6/21,1,第四章 分组密码,一、分组密码概述 二、分组密码运行模式 三、DES 四、AES 五、分组密码的分析,2019/6/21,2,三、美国数据加密标准DES(Data Encryption Standard),2019/6/21,3,美国制定数据加密标准简况,目的 通信与计算机相结合是人类步入信息社会的一个阶梯,它始于六十年代末,完成于90年代初。计算机通信网的形成与发展,要求信息作业标准化,安全保密亦不例外。只有标准化,才能真正实现网的安全,才能推广使用加密手段,以便于训练、生产和降低成本。,2019/6/21,4,美国制定数据加密标准简况,美国NBS在1973年5月15公布了征求建议。1974年8月27日NBS再次出公告征求建议,对建议方案提出如下要求: 算法必须完全确定而无含糊之处; 算法必须有足够高的保护水准,即可以检测到威胁,恢复密钥所必须的运算时间或运算次数足够大; 保护方法必须只依赖于密钥的保密; 对任何用户或产品供应者必须是不加区分的。,2019/6/21,5,美国制定数据加密标准简况,IBM公司在1971年完成的LUCIFER密码 (64 bit分
2、组,代换-置换,128 bit密钥)的基础上,改进成为建议的DES体制 1975年3月17日NBS公布了这个算法,并说明要以它作为联邦信息处理标准,征求各方意见。 1977年1月15日建议被批准为联邦标准FIPS PUB 46,并设计推出DES芯片。 1981年美国ANSI 将其作为标准,称之为DEAANSI X3.92 1983年国际标准化组织(ISO)采用它作为标准,称作DEA-1,2019/6/21,6,美国制定数据加密标准简况,NSA宣布每隔5年重新审议DES是否继续作为联邦标准,1988年(FIPS46-1)、1993年(FIPS46-2),1998年不再重新批准DES为联邦标准。 虽然DES已有替代的数据加密标准算法,但它仍是迄今为止得到最广泛应用的一种算法,也是一种最有代表性的分组加密体制。 1993年4月,Clinton政府公布了一项建议的加密技术标准,称作密钥托管加密技术标准EES(Escrowed Encryption Standard)。算法属美国政府SECRET密级。,2019/6/21,7,美国制定数据加密标准简况,DES发展史确定了发展公用标准算法模式,而E
3、ES的制定路线与DES的背道而驰。人们怀疑有陷门和政府部门肆意侵犯公民权利。此举遭到广为反对。 1995年5月AT&T Bell Lab的M. Blaze博士在PC机上用45分钟时间使SKIPJACK的 LEAF协议失败,伪造ID码获得成功。1995年7月美国政府宣布放弃用EES来加密数据,只将它用于语音通信。 1997年1月美国NIST着手进行AES(Advanced Encryption Standard)的研究,成立了标准工作室。2001年Rijndael被批准为AES标准。,2019/6/21,8,DES 算法,分组长度为64 bits (8 bytes) 密文分组长度也是64 bits。 密钥长度为64 bits,有8 bits奇偶校验,有效密钥长度为56 bits。 算法主要包括:初始置换IP、16轮迭代的乘积变换、逆初始置换IP-1以及16个子密钥产生器。,2019/6/21,9,DES算法框图,输入 64 bit明文数据 初始置换IP 乘积变换 (16轮迭代) 逆初始置换IP-1 64 bit密文数据 输出,标准数据加密算法,2019/6/21,10,初始置换IP,将6
4、4 bit明文的位置进行置换,得到一个乱序的64 bit明文组,而后分成左右两段,每段为32 bit,以L0和R0表示,IP中各列元素位置号数相差为8,相当于将原明文各字节按列写出,各列比特经过偶采样和奇采样置换后,再对各行进行逆序。将阵中元素按行读出构成置换输出。 逆初始置换IP-1。将16轮迭代后给出的64 bit组进行置换,得到输出的密文组。输出为阵中元素按行读得的结果。 IP和IP-1在密码意义上作用不大,它们的作用在于打乱原来输入x的ASCII码字划分的关系,并将原来明文的校验位x8, x16, x64变成为IP输出的一个字节。,2019/6/21,11,2019/6/21,12,乘积变换,它是DES算法的核心部分。将经过IP置换后的数据分成32 bit的左右两组,在迭代过程中彼此左右交换位置。 每次迭代时只对右边的32 bit进行一系列的加密变换,在此轮迭代即将结束时,把左边的32 bit与右边得到的32 bit逐位模2相加,作为下一轮迭代时右边的段,并将原来右边未经变换的段直接送到左边的寄存器中作为下一轮迭代时左边的段。 在每一轮迭代时,右边的段要经过选择扩展运算E、密钥
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