对称密匙密码系统(自学了解)教案详解.ppt

1.* ? 2006 第5章 对称密匙密码系统 第5章对称密匙密码系统 教学目的 了解对称密匙密码系统 了解DES与Feistel密码 了解Triple DES 了解了解AES和IDEA 了解区块密码加密模式 ? DES与Feistel密码 本章内容 ? Triple DES挑战DES ? AES ? IDEA ? 区块密码加密模式 DES与Feistel密码 5.1 DES与Feistel密码 定义 令集合 ，运算XOR定义为： 令F2n为所有长度为n的F2字串所成的集合，令字串 若i、j为非负整数，运算元循环移位左旋i位i以及右旋j位j定义为： 置换函数 即将字串 送至字串 的函数，其中 Feistel密码 Feistel 密码为长度为2t-bit的F2区块密码（Block Cipher）。令长度为2t-bit的明文为（L0,R0），其中L0为左半-bit，R0为右半-bit。加密过程为r个回合函数运算，即 定义 其中， Ki为密钥所导出的子钥。加密函数为 ： Feistel密码加密一回合 DES 定义 DES密钥 令字串 ，则K为DES密钥 而DES密钥总数为 DES加密流程 DES f函数 明文 密文 Triple DES挑战DES 5.2 Triple DES挑战DES 定理 DES不是群。即存在密钥k1、k2，使得 其中k3为任意DES密钥 Triple DES 中途相遇攻击 为什么不使用Double DES？ 可借中途相遇攻击（Meet-in-the-Middle Attack）将原为112-bit的有效长度降为56-bit。 定义 中途相遇攻击，Meet-in-the-Middle Attack Alice与Bob使用某不具群结构的对称密钥密码系统如DES加密解密传输信息。Alice使用双次加密 传递给Bob。假设Ki有n种可能选取。其中数次，Eve截收到原文 及其密文 并要求其密钥K1、K2。她计算了所有的Dk(c1)及Ek(m1)的值（K为任意密钥），花了2n次计算；比较两者，若恰有一对相同，假设Dk(c1) = Ek(m1) ，则 ，即得解；若多对相同（应不至于太多对），再与对照文比对计算过滤 过滤不成立者，直至仅剩一对。 用此攻击法，并非像原先用暴力攻击手段需要进行n2次计算才能破解，而是2n次计算再加上比较，这也就是为什么不采取Double DES的原因。 AES 5.3 AES 定义 AES-128的基本单位 AES-128的区块大小为128-bit，可分为16个字节，而每字节含有8位，即状态矩阵（State Matrix） 其中每byte Sij表为 的元素，Rijndael的采用 模型 当 中为次数8不可约的F2多项式，矩阵中的行向量（Column Vector）， AES 对应于以 为系数的多项式， 其中的算术要做模运算 （ 在 中是可约多项式） 而每回合的128-bit子钥亦可视为系数为 的4×4矩阵： AES-128算法主要可分为4大运算，即 SubByte ShiftRow MixColumn AddRoundKey AES的S-Box 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0 63 7C 77 7B F2 6B 6F C5 30 01 67 2B FE D7 AB 76 1 CA 82 C9 7D FA 59 47 F0 AD D4 A2 AF 9C A4 72 C0 2 B7 FD 93 26 36 3F F7 CC 34 A5 E5 F1 71 D8 31 15 3 04 C7 23 C3 18 96 05 9A 07 12 80 E2 EB 27 B2 75 4 09 83 2C 1A 1B 6E 5A A0 52 3B D6 B3 29 E3 2F 84 5 53 D1 00 ED 20 FC B1 5B 6A CB BE 39 4A 4C 58 CF 6 D0 EF AA FB 43 4D 33 85 45 F9 02 7F 50 3C 9F A8 7 51 A3 40 8F 92 9D 38 F5 BC B6 DA 21 10 FF F3 D2 8 CD 0C 13 EC 5F 97