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密码学基础DES

1979年,美国银行协会批准使用. 1980年,美国国家标准协会ANSI(American National
Standards Institute)赞同DES作为私人使用的标准,称之 为DEA(ANSI X.392). 1983年,国际化标准组织ISO赞同DES作为国际标准 ,称之为DEA-1. 该标准规定每五年审查一次,计划十年后采用新标准. 最近的一次评估是在1994年1月,已决定1998年12月 以后,DES将不再作为联邦加密标准.
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DES加密算法概述
DES的加密过程可简单描述为三个阶段: 64位明文 初始置换IP 16轮迭代运算 逆初始置换 64位密文
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DES加密过程描述
初始置换IP 在迭代运算之前,需要将输入的64位明文进行初
始置换IP 。进行初始置换后,明文的次序被打乱, 如原来放在第58位的数据置换后放在第1位。
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DES子密钥生成
DES子密钥是从用户输入的初始密钥( 或称为种子密钥)产生的。
用户输入的初始密钥K为64位,其中有8 位用于奇偶校验,分别位于第8,16,24 ,32,40,48,56,64位。
奇偶校验位用于检查密钥K在产生和分配 以及存储过程中可能发生的错误。
DES的密钥实际上只有56位。
58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 64 56 48 40 32 24 16 8 57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 3 61 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31 23 15 7原理ຫໍສະໝຸດ LiRi15
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DES加密过程描述
Ri-1
E盒扩展
加 Ki


S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8

F
P盒变换
F(Ri-1,Ki)
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扩展置换
扩展方法为:每个分组的4位作为6位输出分组的 中间4位,6位输出分组中的第1位和第6位分别由 相邻的两个4位小分组的最外面两位扩散进入到本 分组产生,其中第1个小分组的左侧相邻分组为最 后一个小分组。
E盒扩展分组的产生过程
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DES加密过程描述
与子密钥异或 将经过E盒扩展置换得到的48位输出
与子密钥Ki进行异或(按位模2加)运算 。
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s盒后紧接p盒
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DES加密过程描述
P盒变换 P盒变换是将S盒输出的32位比特串根据固定的
置换P(也为P盒)置换到相应的位置。
16 7 20 21 29 12 28 17 1 15 23 26 5 18 31 10 2 8 24 14 32 27 3 9 19 13 30 6 22 11 4 25
2)使得密钥的每一位影响密文的许多位
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分组密码的基本要求
混淆原则:设计的密码算法应使得密钥 和明文以及密文之间的依赖关系变得尽 可能复杂。
可以使用复杂的非线性代替变换来达到 较好的混淆效果。
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数据加密标准DES
1973年5月15日,美国国家标准局NBS(National Bureau of Standards)开始公开征集标准加密算法,并公布了 它的设计要求:
初始置换IP
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DES加密过程描述
16轮迭代运算
在每一轮迭代中,每个64位的中间结果被分成左右两部分,而
且左右两部分作为相互独立的32位数据进行处理。每轮迭代的输 入是上轮的结果Li-1和Ri-1。
Li-1
Ri-1
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DES
扩展置换
48 48 密钥Ki
一 轮
S-盒变换

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P-盒变换

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DES的安全性
对DES安全性的主要争论: 1、对DES的S盒、迭代次数、密钥长度 等设计准则的争议 2、DES存在着一些弱密钥和半弱密钥 3、DES的56位密钥无法抵抗穷举工具
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(1)算法必须提供高度的安全性; (2)算法必须有详细的说明,并易于理解; (3)算法的安全性取决于密钥,不依赖于算法; (4)算法适用于所有用户; (5)算法适用于不同应用场合; (6)算法必须高效、经济; (7)算法必须能被证实有效; (8)算法必须是可出口的。
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数据加密标准DES
密码学基础DES
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分组密码基本概念
分组密码是将明文消息划分成长为L(L 的值通常为64或128)的分组M
各个长为L的分组分别在密钥K的控制下 变换成与明文组等长的一组密文C
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分组密码基本概念
对于分组密码两个设计原则是扩散和混淆 扩散原则: 1)明文中的每一位影响密文中的许多位,这
样可以隐蔽明文的统计特性;
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