对称密码算法初探.doc

《对称密码算法初探.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、对称密码算法初探对称密码算法初探CFCA1.什么是对称密码算法　　网络安全通信中要用到两类密码算法，一类是对称密码算法，另一类是非对称密码算法。对称密码算法有时又叫传统密码算法、秘密密钥算法或单密钥算法，非对称密码算法也叫公开密钥密码算法或双密钥算法。对称密码算法的加密密钥能够从解密密钥中推算出来，反过来也成立。在大多数对称算法中，加密解密密钥是相同的。它要求发送者和接收者在安全通信之前，商定一个密钥。对称算法的安全性依赖于密钥，泄漏密钥就意味着任何人都能对消息进行加密解密。只要通信需要保密，密钥就必须保密。　　对称算法又可分为两类。一次只对明文中的单个位（

2、有时对字节）运算的算法称为序列算法或序列密码。另一类算法是对明文的一组位进行运算，这些位组称为分组，相应的算法称为分组算法或分组密码。现代计算机密码算法的典型分组长度为64位――这个长度既考虑到分析破译密码的难度，又考虑到使用的方便性。后来，随着破译能力的发展，分组长度又提高到128位或更长。常用的采用对称密码术的加密方案有5个组成部分（如图所示）1)明文：原始信息。2)加密算法：以密钥为参数，对明文进行多种置换和转换的规则和步骤，变换结果为密文。3)密钥：加密与解密算法的参数，直接影响对明文进行变换的结果。4)密文：对明文进行变换的结果。5)解密算法：加密

3、算法的逆变换，以密文为输入、密钥为参数，变换结果为明文。2.对称密码常用的数学运算　　对称密码当中有几种常用到的数学运算。这些运算的共同目的就是把被加密的明文数码尽可能深地打乱，从而加大破译的难度。◆移位和循环移位　　移位就是将一段数码按照规定的位数整体性地左移或右移。循环右移就是当右移时，把数码的最后的位移到数码的最前头，循环左移正相反。例如，对十进制数码循环右移1位（十进制位）的结果为，而循环左移1位的结果则为。◆置换　　就是将数码中的某一位的值根据置换表的规定，用另一位代替。它不像移位操作那样整齐有序，看上去杂乱无章。这正是加密所需,被经常应用。◆扩展

4、　　就是将一段数码扩展成比原来位数更长的数码。扩展方法有多种,例如,可以用置换的方法，以扩展置换表来规定扩展后的数码每一位的替代值。◆压缩　　就是将一段数码压缩成比原来位数更短的数码。压缩方法有多种，例如，也可以用置换的方法，以表来规定压缩后的数码每一位的替代值。◆异或　　这是一种二进制布尔代数运算。异或的数学符号为⊕，它的运算法则如下：1⊕1=0 0⊕0=0 1⊕0=1 0⊕1=1 　　也可以简单地理解为，参与异或运算的两数位如相等，则结果为0，不等则为1。◆迭代　　迭代就是多次重复相同的运算，这在密码算法中经常使用，以使得形成的密文更加难以破解。3.DE

5、S算法简介　　下面我们将介绍一种流行的对称密码算法DES。　　DES是DataEncryptionStandard（数据加密标准）的缩写。它是由IBM公司研制的一种对称密码算法，美国国家标准局于1977年公布把它作为非机要部门使用的数据加密标准，三十年来，它一直活跃在国际保密通信的舞台上，扮演了十分重要的角色。　　DES是一个分组加密算法，典型的DES以64位为分组对数据加密，加密和解密用的是同一个算法。它的密钥长度是56位（因为每个第8位都用作奇偶校验），密钥可以是任意的56位的数，而且可以任意时候改变。其中有极少数被认为是易破解的弱密钥，但是很容易避开它

6、们不用。所以保密性依赖于密钥。DES加密的算法框架如下：　　首先要生成一套加密密钥，从用户处取得一个64位长的密码口令，然后通过等分、移位、选取和迭代形成一套16个加密密钥，分别供每一轮运算中使用。　　DES对64位(bit)的明文分组M进行操作，M经过一个初始置换IP，置换成m0。将m0明文分成左半部分和右半部分m0=(L0，R0)，各32位长。然后进行16轮完全相同的运算（迭代），这些运算被称为函数f，在每一轮运算过程中数据与相应的密钥结合。　　在每一轮中，密钥位移位，然后再从密钥的56位中选出48位。通过一个扩展置换将数据的右半部分扩展成48位，并通过

7、一个异或操作替代成新的48位数据，再将其压缩置换成32位。这四步运算构成了函数f。然后，通过另一个异或运算，函数f的输出与左半部分结合，其结果成为新的右半部分，原来的右半部分成为新的左半部分。将该操作重复16次。　　经过16轮迭代后，左，右半部分合在一起经过一个末置换（数据整理），这样就完成了加密过程。 加密流程如图所示。DES解密过程：　　在了解了加密过程中所有的代替、置换、异或和循环迭代之后，读者也许会认为，解密算法应该是加密的逆运算，与加密算法完全不同。恰恰相反，经过密码学家精心设计选择的各种操作，DES获得了一个非常有用的性质：加密和解密使用相同的算

8、法！　　DES加密和解密唯一的不同是密钥的次序相反。