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分组密码与流密码分析-设计与比较
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分组密码体制预案.ppt 145页
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对称密钥密码 概念：指的是这样一种密码体制，在这种密码系统里，加密和解密过程使用相同的密钥。即信息的发送方和接收方用同一个密钥去加密和解密数据。它的优势是加密/解密的速度快，适用于 对大量数据进行加密/解密，但劣势是对密钥的管理困难。
本章将要讨论两类对称密钥密码：分组密码 和流密码。 对称密钥密码 分组密码：明文消息按照一定长度（如64bit、128bit等）进行分组，每组都使用完全相同的密钥进行加密，产生相应的密文。一个明文分组被当作一个整体来产生一个等长的密文分组。 相同的明文分组不管处在明文序列的什么位置，总是对应相同的密文分组。即密文仅与给定的密码算法和密钥有关，而与被处理的明文数据段（明文分组）在明文中所处的位置无关。 对称密钥密码 流密码：又称为序列密码，是一种针对比特流的重要加密方法，这种密码每次只对二进制序列的一个比特（即一位）进行加密。 流密码的核心是：创建密钥流的随机比特串，然后将明文比特和密钥流比特逐位组合在一起，最后生成的比特串就是密文。 加密时，将密钥流S与明文P逐位做异或(XOR)运算，生成密文C； 解密时，将密文C与密钥流S逐位做异或(XOR)运算，恢复成明文P。 两个基本设计方法 代替置换网络（S-P网络）结构 　　1949年，Shannon提出了“代替置换网络”的思想，这是构成现代分组密码的基础。S-P网络基于密码学的两个基本操作：代替和置换。代替被称为S盒（S-box），提供了信息的混淆；置换被称为P盒（P-box），提供了信息的扩散
在对称分组密码中，同时运用了“混淆”和“扩散”的设计方法。 分组密码的发展历史 ◆1973年5月，美国联邦政府提出征求在传输和存储数据中保护计算机数据安全的密码算法的建议； ◆1975年3月，美国国家标准局(NBS) 首次公布IBM公司提出的算法Lucifer中选； ◆1977年1月，NBS正式向社会公布，采纳IBM公司设计的方案作为非机密数据的数据加密标准 (Data Encryption Standard)。DES正式成为美国联邦政府信息处理标准，即FIPS-46标准，同年7月开始生效。 ◆1983年，国际标准化组织（ISO）也将DES作为数据加密标准，称为DEA-1。 ◆此后，每隔5年美国国家保密局（NSA）对DES作新的评估，并重新审定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，决定从1998年12月以后，DES将不再作为联邦数据加密标准。 DES的应用 1979年，美国银行协会批准使用DES。 1980年，美国国家标准协会（ANSI）将DES作为私人使用的标准，称为DEA。 1983年，国际化标准组织（ISO）将DES作为国际数据加密标准，称为DEA-1。 DES算法的整体结构
——Feistel密码结构 Feistel密码结构是由Horst Feistel在设计Lucifer分组密码时发明的，并因DES的使用而流行。 Feistel密码结构是分组密码设计的一个原则，而不是一种特殊的密码。 许多分组密码都采用了Feistel结构。 对一个分组长度为2w比特的n轮Feistel密码结构（对DES算法，分组长度为64bit，轮数是16轮）其加密过程如下：
DES算法的整体结构
——Feistel密码结构 （1）给定明文分组P，将P分为长度相等的 左右两部分，分别记为L0和R0。即P=L0R0。 （2）进行完全相同的n轮迭代运算。 （3）n轮迭代运算后，先将左右两部分互换 得到Rn和Ln,再将这两部分组合生成密文分 组C，即C=RnLn。 DES算法的整体结构
——Feistel密码结构 每一轮的迭代算法
加密：对于每一轮 i=1,2,...,n,新 的左右部分根据如下规则重新计 算： 　　
●Ri=Li-1⊕F(Ri-1,Ki)
解密：对于每一轮 i=n,n-1,...,1, 新的左右部分根据如下规则重新 计算：
●Li-1=Ri⊕F(Li,Ki) DES算法的整体结构
——Feistel密码结构 说明： ①F是轮函数
F(Ri-1,Ki)=p_box(S_boxes(Expand(Ri-1)，Ki))
F(Li,Ki)=p_box(S_boxes(Expand(Li)，Ki))
其中：p_box：P盒
S_boxes：S盒
Expand：扩展置换 DES算法的整体结构
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分组密码与流密码
&&第一节 什么是分组密码
第二节 分组密码的设计原则
第三节 Feistel加密结构
第四节 分组密码算法的要求
第五节 分组密码技术总结
第六节 什么是序列密码
第七节 序列密码与分组密码的对比
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