《加密技术》PPT课件

1、第八讲 加密技术（二）,2,本讲知识点介绍,分组密码学的概念及设计思想 DES算法描述 对称密码的工作模式 RSA算法,3,教学目标,掌握DES算法、RSA算法的基本原理,4,分组密码概述,b1b2b3b4.划分成长度为n的分组，一个分组表示为：mi=（bj,bj+1,bj+n-1），各个分组在密钥的作用下，变换为等长的数字输出序列ci=（xj,xj+1,xj+2,xj+n-1）。,5,分组密码与流密码,与流密码不同，在于输出的每一个位不是只与数字输入的明文数字有关，而是与一组长为n的明文数字有关。 明文信息有良好的扩散性。 加密速度慢，错误传播与扩散。,6,分组密码概述,设计分组密码算法时，

2、需要考虑以下几个要素 （1）分组长度n要足够大 （2）密钥空间足够大。 （3）算法要足够复杂。 （4）加密和解密运算简单，易于实现，差错传播尽可能小。,7,分组密码的基本设计思想Feistel网络,1、扩散和混乱 扩散和混乱是由Shannon提出的设计密码系统的两个基本方法，目的是抵抗攻击者对密码的统计分析。 扩散就是指将明文的统计特性散布到密文中去。 通过置换算法，并将一个复杂函数作用域这一置换可以获得扩散效果。 混乱就是使密文和密钥之间的统计关系变得尽可能复杂。 使用复杂的代换算法可以得到混乱的效果,8,2、Feistel网络结构及特点 （1）将明文分组分为左右两个部分：L0，R0，数据的

3、这两部分通过n轮（round）处理后，再结合起来生成密文分组； （2）第i轮处理其上一轮产生的Li-1和Ri-1和K产生的子密钥Ki作为输入。一般说来，子密钥Ki与K不同，相互之间也不同，它是用子密钥生成算法从密钥生成的； （3）每一轮的处理的结构都相同，置换在数据的左半部分进行，其方法是先对数据的右半部分应用处理函数F，然后对函数输出结果和数据的左半部分取异或（XOR）；,9,（4）处理函数F对每轮处理都有相同的通用结构，但由循环子密钥Ki来区分； （5）在置换之后，执行由数据两部分互换构成的交换； （6）解密过程与加密过程基本相同。规则如下：用密文作为算法的输入，但以相反顺序使用子密钥Ki

4、； （7）加密和解密不需要用两种不同的方法。,10,分组密码的基本设计思想Feistel网络,11,DES算法,1、算法描述,12,DES算法,一轮的运算,13,DES算法,S-盒置换 将48-bit输入转为32-bit的输出 48-bit组被分成8个6-bit组，每一个6-bit组作为一个S盒的输入，输出为一个4-bit组 每个S-盒是一个4行16列的表 6-bit数的首、末两位数决定输出项所在的行；中间的四位决定输出项所在的列,14,DES算法,假设第6个S-盒的输入为110101，则输出为第3行第10列的项（行或列的记数从0开始），即输出为4-bit组0001。,12, 1, 10, 1

5、5, 9, 2, 6, 8, 0, 13, 3, 4, 14, 7, 5, 11, 10, 15, 4, 2, 7, 12, 9, 5, 6, 1, 13, 14, 0, 11, 3, 8, 9, 14, 15, 5, 2, 8, 12, 3, 7, 0, 4, 10, 1, 13, 11, 6, 4, 3, 2, 12, 9, 5, 15, 10, 11, 14, 1, 7, 6, 0, 8, 13,S6:,15,DES算法,扩展置换和P-置换,16,DES算法,初始置换IP 例子：,设：x=10110010 则：（x）=00111001,请计算,17,DES算法,DES中初始置换和末置换,

6、18,DES算法-密钥产生,初始密钥,置换选择PC-1,19,DES算法-密钥产生,置换选择PC-2,左移次数规定,20,DES算法,三重DES DES一个致命的缺陷就是密钥长度短，并且对于当前的计算能力，56位的密钥长度已经抗不住穷举攻击 DES又不支持变长密钥。但算法可以一次使用多个密钥，从而等同于更长的密钥。 三重DES算法表示为： C=EK3（DK2（EK1（M） 通常取K3=K1，则上式变为： C=EK1（DK2（EK1（M） 这样对于三重DES的穷举攻击需要2112次，而不是DES的264次了。,21,其它的对称加密算法,AES IDEA RC2/RC4/RC5,22,对称密码的工

7、作模式,1、电子密码本模ECB,23,对称密码的工作模式,2、密码分组链模式CBC,24,对称密码的工作模式,3、密码反馈模式CFB,25,对称密码的工作模式,（4）输出反馈模式OFB,26,对称密码的工作模式,（5）计数模式CTR,27,非对称密码体制,RSA Diffie-Helman算法,28,RSA,1RSA算法描述：,29,RSA,计算密钥 选择素数: p=17 选择e=7 确定d: de=1 mod 160 且 d 160， d=23 因为237=161= 1160+1 公钥KU=7,187 私钥KR=23,187,30,RSA,假设给定的消息为：M=88，则 加密:C = 887

8、 mod 187 = 11 解密:M = 1123 mod 187 = 88,31,RSA,2、RSA的速度及安全性 硬件实现RSA比DES慢大约1000倍，软件实现RSA比DES慢大约100倍。 存在冒名顶贴公布假的公钥的情况。 RSA算法的安全性基于数论中大数分解的难度。但随着分解算法不断改进和计算能力的不断增强，模数小的算法越来越不安全。另一个决定性的因素是在数论，特别是数分解技术方面的突破。,32,Diffie-Helman算法,DiffeHellman算法发明于1976年，是第一个公开密钥算法。DiffieHellman算法不能用于加密和解密，但可用于密钥分配。 DiffeHellm

9、an密钥交换算法是基于有限域中计算离散对数的困难性问题之上的。离散对数问题是指对任意正整数x，计算Y=gxmod P 是很容易的；但是已知g、Y和P求x,并使Y=gxmod P成立，在计算上几乎是不可能的。,33,Diffie-Helman算法,设Alice 和Bob是要进行秘密通信的双方，利用DiffieHellman算法进行密钥交换的过程可以描述如下： （1）Alice选取大的随机数x，并计算X= mod P ，Alice将g、p、X传送给Bob； （2）Bob选取大的随机数y，并计算Y= mod P ，Bob将Y传送给Alice； （3）Alice计算K= mod P ，Bob计算K= mod P ，易见，K= K= mod P ， Alice和Bob获得了相同的密钥值K，双方以K作为加解密钥以对称密钥算法进行保密通信。监听者可以获得g、P、X、Y,但由于算不出x、y，所以得不到共