[工学]第2章 现代密码学技术.ppt

第二章 现代密码学技术 本章提示 2.1分组加密技术 2.2公钥加密技术 2.1 分组加密技术 本节提示 2.2.1基本概念 2.2.2标准算法的介绍 DES算法 国际数据加密算法（IDEA） AES算法 2.2.3分组密码的分析方法 2.2.4分组密码的工作模式 2.2.1基本概念 密码学中常见的有两种体制: 对称密码体制(单钥密码体制) 如果一个加密系统的加密密钥和解密密钥相同，或者虽然不相同，但是由其中的任意一个可以很容易地推导出另一个，即密钥是双方共享的,则该系统所采用的就是对称密码体制。 非对称密码体制(公钥密码体制) 分组密码是指将处理的明文按照固定长度进行分组，加解密的处理在固定长度密钥的控制下，以一个分组为单位独立进行，得出一个固定长度的对应于明文分组的结果 。属于对称密码体制的范畴 。 基本概念（续） 在分组密码的设计中用代替、置换手段实现扩散和混淆功能 。 混淆 指加密算法的密文与明文及密钥关系十分复杂，无法从数学上描述，或从统计上去分析。 扩散 指明文中的任一位以及密钥中的任一位，对全体密文位有影响。经由此种扩散作用，可以隐藏许多明文在统计上的特性，增加密码的安全 2.2.2标准算法的介绍 DES算法 国际数据加密算法（IDEA） AES算法 DES加密算法的背景 发明人 美国IBM公司W. Tuchman 和 C. Meyer 1971-1972年研制成功。 基础 1967年美国Horst Feistel提出的理论 产生 美国国家标准局（NBS)1973年5月到1974年8月两次发布通告，公开征求用于电子计算机的加密算法。经评选从一大批算法中采纳了IBM的LUCIFER方案。 标准化 DES算法1975年3月公开发表，1977年1月15日由美国国家标准局颁布为数据加密标准（Data Encryption Standard），于1977年7月15日生效。 DES加密算法的背景 美国国家安全局（NSA, National Security Agency)参与了美国国家标准局制定数据加密标准的过程。NBS接受了NSA的某些建议，对算法做了修改，并将密钥长度从LUCIFER方案中的128位压缩到56位。 1979年，美国银行协会批准使用DES。 1980年，DES成为美国标准化协会(ANSI)标准。 1984年2月，ISO成立的数据加密技术委员会(SC20)在DES基础上制定数据加密的国际标准工作。 实现的设计原则 软件实现的要求：使用子块和简单的运算。密码运算在子块上进行，要求子块的长度能自然地适应软件编程，如8、16、32比特等。应尽量避免按比特置换，在子块上所进行的密码运算尽量采用易于软件实现的运算。最好是用处理器的基本运算，如加法、乘法、移位等。 硬件实现的要求：加密和解密的相似性，即加密和解密过程的不同应仅仅在密钥使用方式上，以便采用同样的器件来实现加密和解密，以节省费用和体积。尽量采用标准的组件结构，以便能适应于在超大规模集成电路中实现。 简化的DES Simplified DES方案，简称S-DES方案。 加密算法涉及五个函数： (1)初始置换IP(initial permutation) (2)复合函数fk1，它是由密钥K确定的，具有置换和替代的运算。 (3)转换函数SW (4)复合函数fk2 (5)初始置换IP的逆置换IP-1 加密算法的数学表示  IP-1*fk2*SW*fk1*IP 也可写为