分組密碼與數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)演示文稿

分組密碼與數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)演示文稿當(dāng)前第1頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)優(yōu)選分組密碼與數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前第2頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)1．DES的背景與強(qiáng)度1973年5月15日，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS），即現(xiàn)在的美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（NIST）向社會公開發(fā)起征集數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)的提案，公眾對密碼標(biāo)準(zhǔn)表現(xiàn)出極大的興趣，但提交的算法都距要求相去甚遠(yuǎn)。1974年8月27日，NBS又發(fā)出第二次征集。最終，NBS選中了由IBM公司研制出來的一種密碼技術(shù)，并把它當(dāng)作數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DES），該技術(shù)是由HorstFeistel領(lǐng)導(dǎo)的一個研究組研制出來的。1976年11月23日被采納作為聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)46（FIPSPUB46），并授權(quán)在非密級的政府通信中使用。

當(dāng)前第3頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)DES是一種分組密碼技術(shù)，明文分組長為64位，密鑰長為56位。Shannon引進(jìn)混淆和擴(kuò)散這兩個術(shù)語來刻畫任何密碼系統(tǒng)的兩個基本構(gòu)件。

“擴(kuò)散”(Diffusion)是指使明文的統(tǒng)計特征消散于密文中，可以讓每個明文數(shù)字盡可能地影響多個密文數(shù)字?！盎煜保–onfusion）則是盡可能使密文和加密密鑰間的統(tǒng)計關(guān)系更加復(fù)雜，以阻止攻擊者發(fā)現(xiàn)密鑰。

當(dāng)前第4頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)2.Feistel密碼結(jié)構(gòu)將每組明文分成左右兩半L0和R0，在進(jìn)行完n輪迭代后，左右兩半再合并到一起以產(chǎn)生密文分組。其第i輪迭代的輸入為前一輪輸出的函數(shù)：當(dāng)前第5頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)當(dāng)前第6頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)3．DES算法（1）DES加密算法描述。當(dāng)前第7頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)初始置換當(dāng)前第8頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)2）輪結(jié)構(gòu)當(dāng)前第9頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)當(dāng)前第10頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)當(dāng)前第11頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)當(dāng)前第12頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)3）密鑰的產(chǎn)生當(dāng)前第13頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)（2）DES解密算法描述。作為Feistel密碼，DES的解密算法與加密算法是相同的，只是子密鑰的使用次序相反。當(dāng)前第14頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)（3）雪崩效應(yīng)明文或密鑰的微小改變將對密文產(chǎn)生很大的影響是任何加密算法所期望的一個好性質(zhì)。特別地，明文或密鑰的某一位發(fā)生變化會導(dǎo)致密文的很多位發(fā)生變化。如果密文的改變很小，可能會給分析者提供縮小搜索密鑰或明文空間的渠道。當(dāng)前第15頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)當(dāng)前第16頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)4.DES的安全性從DES算法的加密過程中，可以看出，密文分組Ci是明文分組mi與密鑰k經(jīng)過充分揉合后的輸出結(jié)果。DES算法有雪崩效應(yīng)，即明文分組中的1個bit位的變化，將引起密文分組很大的變化，不可能出現(xiàn)明文分組的某一字母出現(xiàn)多少次，密文中與之對應(yīng)的另一字母也出現(xiàn)多少次的現(xiàn)象。這使得攻擊者不能通過統(tǒng)計分析來破解密文。DES算法具有較強(qiáng)的抗攻擊性。當(dāng)前第17頁\共有18頁\編于星期日\19點(diǎn)在DES算法公布之初，因?yàn)镈ES算法中的一個關(guān)鍵部分——密碼盒（在16次迭代變換中用到的）的設(shè)計準(zhǔn)則沒有公開，所以許多密碼專家都擔(dān)心密碼盒中可能包含有“陷門”（如果“陷門”確實(shí)存在，那么知道密碼盒的人就很容易解密）。盡管如此，DES在許多領(lǐng)域還是得到了廣泛的應(yīng)用。但到了1997年，DES的56bit有效密鑰的安全性受到了極大的威脅。RSA發(fā)起的一個合作項(xiàng)目利用Internet連接上7萬多臺計算機(jī)，在96天的時間內(nèi)破解了一個DES密鑰[5]。1998年，EFF（EectronicFrontierFounda