2_分组密码与DES体制.ppt

分组密码体制的概念 对分组密码算法的要求 分组长度足够大 密钥量足够大 密码变换足够复杂 分组密码原理 Feistel密码结构 1973年，Horst Feistel提出了基于可逆乘积加密器概念的Feistel 密码结构，由此可获得代换密码。它可以看作是diffusion(扩散)和confusion(混乱) 的具体实现，很多分组本质上都是基于Feistel结构。 明文分组分为：L0，R0，数据的这两部分通过n次循环处理后，再结合起来生成密文分组 每i次循环都以上一循环产生的Li-1和Ri-1和K产生的子密钥Ki作为输入。 Feistel网络的特点 所有循环的结构都相同，置换在数据的左半部分进行，其方法是先对数据的右半部分应用循环函数F，然后对函数输出结果和数据的左半部分取异或(XOR) 循环函数对每次循环都有相同的通用结构，但由循环子密钥Ki来区分 在置换之后，执行由数据两部分互换构成的交换 解密过程与加密过程基本相同。规则如下：用密文作为算法的输入，但以相反顺序使用子密钥Ki，即：以密文作为算法的输入，以相反的次序使用密钥Ki，Kn、Kn－1、...、K0. 意味着加密和解密不需要用两种不同的方法。 Feistel设计特点 分组大小：较大的分组意味着较强的安全性，但会降低加密解密速度。64位的分组大小是合理的折中，几乎所有的分组设计中都使用它。最好128位 密钥大小：较大的密钥意味着较强的安全性，但会降低加密解密速度。现代算法中最常用的是128位密钥 循环次数：本质是单一循环的不足，多重循环能够加强安全性。典型的循环次数为16 子密钥生成算法：较大的复杂性会增大密钥分析的难度 循环函数：较大的复杂性意味着给密码分析带来更大的难度 DES密码标准 历史的回顾 IBM developed Lucifer cipher (1971) by team led by Horst Feistel used 64-bit data blocks with 128-bit key Tuchman-Mayer redeveloped as a commercial cipher with input from NSA and others, 56-bit key, easy to implement on single chip in 1973 NBS issued request for proposals for a national cipher standard IBM submitted their revised Lucifer which was eventually accepted as the DES 1998年以56小时破译 DES加密算法的一般描述 初始置换IP (Initial Permutation)和逆置换IP-1 循环细节 将明文分成左右两部分，如Feistel cipher: Li = Ri–1 Ri = Li–1 xor F(Ri–1, Ki) 将32-bit右半部和48-bit子密钥做以下动作: expands R to 48-bits using permutation E adds to subkey passes through 8 S-boxes to get 32-bit result finally permutes this using 32-bit perm P 扩展置换和置换函数 S盒 S1盒的定义 Substitution Boxes S Have eight S-boxes which map 6 to 4 bits Each S-box is actually 6 to 4 bit boxes outer bits 1 6 (row bits) select one rows inner bits 2-5 (col bits) are substituted result is 8 lots of 4 bits, or 32 bits Row selection depends on both data key feature known as autoclaving (autokeying) Example S(18 09 12 3d 11 17 38 39) = 5fd25e03 子密钥的产生 Forms subkeys used in each round Consists of: initial permutation of the key (PC1) which selects 56-bits in two 28-bit halves 16 stages consisting of: selecting 24-bits from ea