DES分组密码算法.ppt
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1分组密码的设计原则数据加密标准DES分组密码的工作模式高级加密标准AES第三章分组密码2第二节第二节DES分组密码算法分组密码算法(DateEncipherStandard)n主要内容:
主要内容:
DES算法概述,圈函数,密钥算法概述,圈函数,密钥生成算法生成算法,多重,多重DESn重点:
重点:
DES加密算法,圈函数加密算法,圈函数n难点:
圈函数实现的混乱和扩散难点:
圈函数实现的混乱和扩散DESDES分组密码算法分组密码算法3算法的标准化算法的标准化
(1)美国国家标准局美国国家标准局(NBS)1973年年5月月到到1974年年8月月两次两次发布通告,公开征集标准加密算法。
发布通告,公开征集标准加密算法。
(2)1975年年3月月NBS采纳了采纳了IBM公司提交的候选算法。
公司提交的候选算法。
DES算法算法1976年年11月月被采纳作为政府标准,被采纳作为政府标准,1977年年1月月由由NBS颁布为数据加密标准,于颁布为数据加密标准,于1977年年7月月生效。
生效。
算法的征集算法的征集一、一、DESDES算法产生的背景算法产生的背景DESDES分组密码算法分组密码算法4(3)新标准是新标准是AES,是由比利时密码学家设计的分组密,是由比利时密码学家设计的分组密码算法码算法-Rijndael算法。
算法。
(1)成为国际上商用保密通信和计算机通信最常用的加密)成为国际上商用保密通信和计算机通信最常用的加密算法算法。
(2)安全性评估:
规定每五年审查一次,最近一次是在安全性评估:
规定每五年审查一次,最近一次是在1994年年1月,美国政府已决定月,美国政府已决定1998年年12月月以后不再使用以后不再使用DES算法。
算法。
DES算法的应用算法的应用DESDES分组密码算法分组密码算法5DES算法的意义算法的意义DES算法是第一个公开的分组密码算法,是密码学算法是第一个公开的分组密码算法,是密码学发展的一个重要的阶段,对算法的标准化研究和分组密发展的一个重要的阶段,对算法的标准化研究和分组密码的发展有重大意义。
码的发展有重大意义。
DESDES分组密码算法分组密码算法6二、二、DESDES算法概述算法概述分组长度:
分组长度:
64比特比特密钥长度:
密钥长度:
64比特比特有效密钥长度:
有效密钥长度:
56比特比特迭代圈数:
迭代圈数:
16圈圈每圈子密钥长度:
每圈子密钥长度:
48比特比特DES算法是算法是迭代型分组密码算法。
迭代型分组密码算法。
基本参数基本参数:
DESDES分组密码算法分组密码算法7迭迭代代16圈圈K16:
K1DES算法算法加密加密流程流程框图框图11、算法流程、算法流程DESDES分组密码算法分组密码算法8DES加密框图加密框图迭迭代代16圈圈:
L1R1L0R0fK1L16R16L15R15fK1692、初始置换、初始置换和和逆初始置换逆初始置换初始置换IP58504234261810260524436282012462544638302214664564840322416857494133251791595143352719113615345372921135635547393123157明文明文Ma1a2a64,则则IP(M)a58a50a7。
变换规则变换规则:
按置换指示的顺:
按置换指示的顺序从输入取出,即得输出。
序从输入取出,即得输出。
DESDES分组密码算法分组密码算法10逆初始置换IP-140848165624643239747155523633138646145422623037545135321612936444125220602835343115119592734242105018582633141949175725逆初始置换逆初始置换IP-1与初始置与初始置换换IP互逆,可直接利用置换互逆,可直接利用置换求逆的方法由求逆的方法由IP求出。
求出。
且有:
且有:
IP-1IP(X)=X变换规则变换规则:
同初始置换。
:
同初始置换。
DESDES分组密码算法分组密码算法11DES加密框图加密框图迭迭代代16圈圈K16:
K1DESDES分组密码算法分组密码算法12三、圈函数三、圈函数DES算法的第算法的第i(ii=1,2,=1,2,15),15)圈加密结构图圈加密结构图缺点缺点:
每圈加密时输入有一半没有改变每圈加密时输入有一半没有改变左右块的加密处理不能并行实施左右块的加密处理不能并行实施优点优点:
圈变换的数学描述如下圈变换的数学描述如下:
Li=Ri-1Feistel模型LiRiLi-1(32位)Ri-1(32位)fKiRi=Li-1f(Ri-1,Ki)设计容易设计容易:
f函数不要求可逆函数不要求可逆DESDES分组密码算法分组密码算法13Pa1a2a32S1S8S2S7S6S4S3S51、DES算法的算法的f函数函数123Ea1a2a48k1k2k48DESDES分组密码算法分组密码算法1412345678910111213141516171819202122232425262728293031323212345456789891011121312131415161716171819202120212223242524252627282928293031321扩展变换扩展变换-E盒盒扩展方式扩展方式:
分别将第分别将第i-1块的最右比特和第块的最右比特和第i+1块的最左比特添到第块的最左比特添到第i块的块的左边和右边左边和右边,形成输出的第形成输出的第i个个6比特块比特块.扩展扩展E盒的作用盒的作用:
是将输入的是将输入的32比特数据扩展为比特数据扩展为48比特数据比特数据扩展DESDES分组密码算法分组密码算法15S1S8S2S7S6S4S3S548比特比特32比特比特压缩替代变换压缩替代变换-S盒盒S盒盒作用作用:
是将输入的是将输入的48比特数据比特数据压缩压缩为为32比特数据。
比特数据。
DESDES分组密码算法分组密码算法1600010203040506070809101112131415012314041301021511080310061205090007001507041402130110061211090503080401140813060211151209070310050015120802040901070511031410000613012315010814061103040907021312000510031304071502081412000110060911050014071110041301050812060903021513081001031504021106071200051409012310000914060315050113120711040208130700090304061002080514121115011306040908150300110102120510140701101300060908070415140311050212012307131403000609100102080511120415130811050615000304070212011014091006090012110713150103140502080403150006100113080904051112070214012302120401071011060805031513001409141102120407130105001510030908060402011110130708150912050603001411081207011402130615000910040503012312011015090206080013030414070511101504020712090506011314001103080914150502081203070004100113110604030212090515101114010706000813012304110214150008130312090705100601130011070409011014030512021508060104111312030714101506080005090206111308010410070905001514020312012313020804061511011009031405001207011513081003070412050611001409020711040109121402000610131503050802011407041008131512090003050611输出列行S8S1S6S7S5S3S4S28个个进进出出S盒盒每个每个S盒有盒有4行,记为第行,记为第0,1,2,3行。
行。
16列记为第列记为第0,1,2,15列。
列。
实际上每实际上每个个S盒是盒是一个一个4行行代替表。
代替表。
17S6(1100112)=11102即即:
b1b2b3b4b5b61100112行行:
b1b6=112=3列列:
b2b3b4b5=10012=9S6盒盒3行行9列列值值:
14=11102b1b2b3b4b5b6bb11bb66bb22bb33bb44bb55查表方法:
以查表方法:
以S6为例为例b1b2b3b4b5b6110011行号行号列号列号DESDES分组密码算法分组密码算法压缩替代压缩替代S盒是盒是DES中中唯一的非线性变换,唯一的非线性变换,在算法在算法中中起核心作用起核心作用!
18移位变换移位变换-P盒盒将将S盒变换后的盒变换后的32比特数据再进行比特数据再进行P盒置换,置换盒置换,置换后得到的后得到的32比特即为比特即为f函数的输出函数的输出
(1)P盒的各输入块的盒的各输入块的4个比特都分配个比特都分配到不同的输出块之中到不同的输出块之中DES的的P盒的设计特点盒的设计特点
(2)P盒的各输出块的盒的各输出块的4个比特都来个比特都来自不同的输入块自不同的输入块DESDES分组密码算法分组密码算法19DES的的f函数:
函数:
DES的圈函数:
的圈函数:
DES的加密过程描述为:
的加密过程描述为:
DESDES分组密码算法分组密码算法20圈子密钥生成算法DESDES分组密码算法分组密码算法四、圈子密钥生成算法四、圈子密钥生成算法21用于产生用于产生16圈迭代的圈迭代的16个圈子密钥。
个圈子密钥。
其中
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- DES 分组 密码 算法
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