现代密码学第4章2DES.ppt

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1、本节主要内容1、数据加密标准DES的产生2、S-DES算法3、DES加密与解密过程4、DES的安全性分析5、DES的改进与实现6、作业11.数据加密标准DES的产生美国国家标准局1973年开始研究除国防部外的其它部门的计算机系统的数据加密标准，于1973年5月15日和1974年8月27日先后两次向公众发出了征求加密算法的公告。加密算法要达到的目的（通常称为DES密码算法要求）主要为以下四点：（1）提供高质量的数据保护，防止数据未经授权的泄露和未被察觉的修改；（2）具有相当高的复杂性，使得破译的开销超过可能获得的利益，同时又要便于理解和掌握；（3）D

2、ES密码体制的安全性应该不依赖于算法的保密，其安全性仅以加密密钥的保密为基础；（4）实现经济，运行有效，并且适用于多种完全不同的应用。21977年1月，美国政府颁布：采纳IBM公司设计的方案作为非机密数据的正式数据加密标准（DESDataEncryptionStandard）。1.数据加密标准DES的产生3数据加密标准（dataencryptionstandard,DES）是迄今为止世界上最为广泛使用和流行的一种分组密码算法，它的分组长度为64比特，密钥长度为56比特，它是由美国IBM公司研制的，是早期的称作Lucifer密码的一种发展和修改。DE

3、S在1975年3月17日首次被公布在联邦记录中，经过大量的公开讨论后，DES于1977年1月15日被正式批准并作为美国联邦信息处理标准，即FIPS-46，同年7月15日开始生效。1.数据加密标准DES的产生4规定每隔5年由美国国家保密局（nationalsecurityagency,NSA）作出评估，并重新批准它是否继续作为联邦加密标准。最近的一次评估是在1994年1月，美国已决定1998年12月以后将不再使用DES。1997年DESCHALL小组经过近4个月的努力，通过Internet搜索了3×1016个密钥，找出了DES的密钥，恢复出了明文。1

4、.数据加密标准DES的产生51998年5月美国EFF(electronicsfrontierfoundation)宣布，他们以一台价值20万美元的计算机改装成的专用解密机，用56小时破译了56比特密钥的DES。美国国家标准和技术协会已征集并进行了几轮评估、筛选，产生了称之为AES(advancedencryptionstandard)的新加密标准。尽管如此，DES对于推动密码理论的发展和应用毕竟起了重大作用，对于掌握分组密码的基本理论、设计思想和实际应用仍然有着重要的参考价值，下面首先来描述这一算法。1.数据加密标准DES的产生6Simplifie

5、dDES方案，简称S-DES方案。它是一个供教学而非安全的加密算法，它与DES的特性和结构类似，但参数小。注：1.*加密算法涉及五个函数：(1)初始置换IP(initialpermutation)(2)复合函数fk1，它是由密钥K确定的，具有置换和代换的运算。(3)置换函数SW(4)复合函数fk2(5)初始置换IP的逆置换IP-12.简化的DES7加密S-DES方案示意图10bit密钥解密8bit明文P108bit明文IP移位IP-1P8fkfkSWSW移位P8fkfkIPIP-18bit密文8bit密文K2K2K1K18IP-1*fk2*SW

6、*fk1*IP也可写为密文=IP-1（fk2(SW(fk1(IP(明文)))))其中K1=P8(移位(P10(密钥K)))K2=P8(移位(移位(P10(密钥K))))解密算法的数学表示：明文=IP-1（fk1(SW(fk2(IP(密文)))))S-DES加密算法的数学表示9对S-DES的深入描述（1）S-DES的密钥生成：设10bit的密钥为（k1,k2,…,k10)置换P10是这样定义的P10(k1,k2,…,k10)=(k3,k5,k2,k7,k4,k10,k1,k9,k8,k6)P8=(k1,k2,…,k10)=(k6,k3,k7,k4,

7、k8,k5,k10,k9)LS-1为循环左移1位，LS-2为循环左移2位按照上述条件,若K选为(1010000010),产生的两个子密钥分别为K1=(10100100),K2=(01000011)10(2)S-DES的加密运算:初始置换用IP函数:IP=1234567826314857末端算法的置换为IP的逆置换:IP-1=1234567841357286易见IP-1(IP(X))=X11S-DES加密图8-bit明文IPE/P+S0S1P4+LR4K1844fkF412S-DES加密图(续)E/P+S0S18K2P4+IP-18-bit密文48

8、44fkF44228SW13函数fk，是加密方案中的最重要部分，它可表示为：fk(L,R)=(LF(R,SK),R)，其