实习二 分组加密算法
03+分组密码—3DES及分组密码工作模式
secure if known adversary can determine output so must be random or pseudorandom number27
Linear Congruential Generator
➢ properly designed, can be as secure as a block cipher with same size key
➢ but usually simpler & faster
34
RC4
➢ a proprietary cipher owned by RSA DSI ➢ another Ron Rivest design, simple but effective ➢ variable key size, byte-oriented stream cipher ➢ widely used (web SSL/TLS, wireless WEP/WPA) ➢ key forms random permutation of all 8-bit values ➢ uses that permutation to scramble input info
可并行 可与计算 可随机访问 可证明安全 加解密相似
明文不满一个 字，则丢尾巴
不用填充
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工作模式 反馈特征
CBC
CFB
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OFB
CRT
存储加密的特征和要求
1. 攻击者可随意获取密文 2. 明文密文的大小一样 3. 分组单位互相独立，可单独访问 4. 加密以16字节的分组为单位 5. 除数据分组外，无其他元数据 6. 不同地方的相同明文加密后得到不同密
2分组密码运行模式
分组密码在加密时，明文分组的长度固定。 实际应用中待加密消息的数据长度和格式各 有不同。 为了能在各种应用场合使用DES，定义了 DES的4种运行模式，这些模式也可用于其他 分组密码。
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1 电码本（ECB）模式
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消息分为长为64比特的分组，最后一个分组如果不 够64比特，则需要填充。 明文是由分组长为64比特的分组序列P1，P2，…， PN构成，相应的密文分组序列是C1，C2，…，CN。 ECB的最大特性是同一明文分组在消息中重复出现 的话，产生的密文分组也相同。 ECB用于长消息时可能不够安全，如果消息有固定 结构，密码分析者有可能找出这种关系。 ECB在用于短数据（如加密密钥）时非常理想，因 此如果需要安全地传递DES密钥，ECB是最合适的模 式。
Cn EK Cn1 P n
初始向量IV
第一次加、解密需IV
C1 EK IV P 1 P 1 IV DK C1
IV应像密钥一样被保护，可使用ECB加密模式来发 送IV。 保护IV的原因：如果敌手篡改IV中的某些比特，则 接收方收到的P1中相应的比特也发生了变化。
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由于CBC 模式的链接机制，CBC模式对加密长消息非常合适。 CBC模式除能够获得保密性外，还能用于认证。
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密 码 反 馈 （ ） 模 式
加密算法的输入是64比特 移位寄存器，其初值为某个 初始向量IV。 加密算法输出的最左（最高 有效位）j比特与明文的第一 个单元P1进行异或，产生出 密文的第1个单元C1，并传 送该单元。 然后将移位寄存器的内容左 移j位并将C1送入移位寄存器 最右边（最低有效位）j位。 这一过程继续到明文的所有 单元都被加密为止。 加密 C1 P 1 S j E IV 解密 P C S E IV 1 1 j
分组密码算法
实验二分组密码算法DES一、实验目的通过用DES算法对实际的数据进行加密和解密来深刻了解DES的运行原理。
二、实验原理分组密码是一种对称密码体制，其特点是在明文加密和密文解密的过程中，信息都是按照固定长度分组后进行处理的。
在分组密码的发展历史中，曾出现了许多优秀的算法，包括DES，IDEA，AES，Safer＋＋等等。
下面以DES算法为例介绍分组密码算法的实现机制。
DES算法将明文分成64位大小的众多数据块，即分组长度为64位。
同时用56位密钥对64位明文信息加密，最终形成64位的密文。
如果明文长度不足64位，即将其扩展为64位（如补零等方法）。
具体加密过程首先是将输入的数据进行初始置换（IP），即将明文M中数据的排列顺序按一定的规则重新排列，生成新的数据序列，以打乱原来的次序。
然后将变换后的数据平分成左右两部分，左边记为L0，右边记为R0，然后对R0实行在子密钥（由加密密钥产生）控制下的变换f，结果记为f（R0，K1），再与L0做逐位异或运算，其结果记为R1，R0则作为下一轮的L1。
如此循环16轮，最后得到L16、R16，再对L16、R16实行逆初始置换IP－1，即可得到加密数据。
解密过程与此类似，不同之处仅在于子密钥的使用顺序正好相反。
DES全部16轮的加密过程如图1－1所示。
DES的加密算法包括3个基本函数：1．初始置换IP它的作用是把输入的64位数据块的排列顺序打乱，每位数据按照下面的置换规则重新排列，即将第58位换到第一位，第50位换打第2位，…，依次类推。
置换后的64位输出分为L0、R0（左、右）两部分，每部分分别为32位。
58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 462 54 46 38 30 22 14 6 64 56 48 40 32 24 16 857 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 361 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31 23 1R 0和K 1经过f （R 0，K 1）变换后的输出结果，再和L 0进行异或运算，输出结果位R 1，R 0则赋给L 1。
密码学之分组密码算法
密码学之分组密码算法密码学之分组密码算法简介分组密码算法(Block Cipher Algorithm)是将输⼊数据划分成固定长度的组进⾏加密和解密的⼀类对称密码算法。
其安全性主要以来于密钥，通信双⽅使⽤相同的密钥加密和解密。
其优势有速度快，易于标准化和便于软硬件实现等特点。
下标集:₀₁₂₃₄₅₆₇₈₉⁻ ¹ ₋DES加密算法DES简介于1977年公布的第⼀个被⼴泛应⽤的商⽤数据加密算法，在抵抗了⼆⼗余年的密码分析后，其安全性已⽆法得到保障。
所以在1998年12⽉以后就不再使⽤DES加密算法。
但是其衍⽣的三重DES加密算法⽬前还有其应⽤场景。
加密过程算法总览DES加密算法就如下图所⽰。
其输⼊为64位(bit)的明⽂，使⽤56位(bit)的密钥，但是附加了8位奇偶校验位(位于8,16,...,64位)组合成64位密钥。
在64位密钥的控制下，最终产⽣了64(bit)的密⽂。
在下图中X=X₁X₂X₃...X₆₄即为输⼊明⽂，在经过初始转换IP的换位处理后，得到⼀个乱序的明⽂组，并将其分为L₀和R₀两部分，每部分各32位。
⽽K₁K₂...K₁₆则是⽣成由初始密钥⽣成的轮密钥，长度有48位。
其次进⾏如下图所⽰与密钥有关的16轮迭代变换。
对R₀在进⾏⼦密钥K₁控制下的f变换，其得到的结果与L₀作逐位异或后，作为下⼀轮的R₁，⽽R₀则作为下⼀轮的L₁。
在经过16轮如上步骤，最后经过逆初始置换P⁻¹处理后得到密⽂Y=Y₁Y₂Y₃...Y₆₄初始置换IP与逆初始置换IP⁻¹IP操作是对原明⽂的位次顺序进⾏打乱，⽽逆初始置换IP⁻¹是IP操作的⼀个逆操作，其⽬的是为了撤销之前的初始置换操作。
其实这两种操作对密码⽅⾯的作⽤并不⼤。
其具体操作正如表格中所⽰，在如下表格中依次填⼊该顺序位次下的bit位，最终组成新的位次顺序。
如第⼀位的的内容即为原明⽂中第58位处的内容。
轮密钥的产⽣初始密钥K在经过选择置换PC_1后同样分为两个部分C₀和D₀，每部分各28位(bit)，该选择置换实际是在除去了奇偶校验位的置换。
分组密码加密算法的常见算法结构
分组密码加密算法的常见算法结构随着计算机技术的不断发展，信息安全问题也越来越受到关注。
在信息传输过程中，数据的加密是保障信息安全的重要手段之一。
分组密码加密算法是一种常见的加密算法，它将明文数据分成若干个固定长度的分组，通过对每个分组进行加密来实现整个消息的加密。
本文将介绍分组密码加密算法的常见算法结构，以及它们的优缺点和应用场景。
1. 基本结构分组密码加密算法的基本结构由两个部分组成：明文分组和密文分组。
明文分组是指明文数据被分割成固定长度的块，每个块长度通常为64位或128位。
密文分组是指加密后的明文分组，长度与明文分组一致。
加密算法的核心是将明文分组转换为密文分组，这个过程称为加密。
解密的过程是将密文分组转换为明文分组。
分组密码加密算法的常见算法结构包括：ECB、CBC、CFB和OFB。
这些算法结构在加密和解密过程中采用不同的方式来处理明文和密文分组。
2. ECB模式ECB（Electronic Codebook）模式是最简单的分组密码加密算法结构，它将每个明文分组单独加密，得到对应的密文分组。
每个明文分组之间是独立的，因此ECB模式无法处理明文分组之间的关系。
这种模式的缺点是，它容易受到重放攻击，即攻击者可以拦截并重复发送相同的密文分组，从而获得明文数据。
ECB模式的优点是加密和解密过程简单，可以并行处理多个分组。
它适用于每个明文分组的安全性要求不高的情况，例如对称密钥的传输和存储。
3. CBC模式CBC（Cipher Block Chaining）模式是一种常见的分组密码加密算法结构，它采用前一个密文分组来加密当前的明文分组。
具体地，在加密过程中，首先将前一个密文分组和当前明文分组进行异或运算，得到一个新的数据块，然后对这个新数据块进行加密。
解密过程与加密过程相反，将密文分组解密后再与前一个密文分组进行异或运算，得到对应的明文分组。
CBC模式的优点是可以处理明文分组之间的关系，提高安全性。
02分组密码—DES算法及AES简介
34 2 42 10 50 18 58 26
33 1 41 9 49 17 57 25
初始明 文按照 IP重排； 16轮后 的密文 按照IP1重排 即为最 后密文
1 58 1
28 40
40 1 40
58 55 58
64 7 64
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Copyright by © 王鲲鹏 kpwang@
分组密码设计思想
•乘积密码思想：用一 串简单密码依次链接起 来构成一个近似完美的 密码
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分组密码设计原理—混乱和扩散
混乱：使得密文的统计特性与密钥的取值之间的 关系尽量复杂
第十六轮 32比特互换 逆初始置换
64-比特密文
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置换选择2 2 置换选择
循环左移
kpwang@
密钥置换选择-1 7×8 Key Permuted Choice One (PC-1) 57 49 41 33 25 17 9 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 58 50 42 34 26 18 16 9 10 11 12 13 14 15 16 10 2 59 51 43 35 27 24 17 18 19 20 21 22 23 24 19 11 3 60 52 44 36 32 25 26 27 28 29 30 31 32 63 55 47 39 31 23 15 40 33 34 35 36 37 38 39 40 7 62 54 46 38 30 22 48 41 42 43 44 45 46 47 48 14 6 61 53 45 37 29 56 49 50 51 52 53 54 55 56 21 13 5 28 20 12 4 64 57 58 59 60 61 62 63 64
实验二分组密码算法DES
Hash 函数MD5一、 原理Hash 函数是是将任意长的数字串转换成一个较短的定长输出数字串的函数，输出的结果称为Hash 值。
Hash 函数具有如下特点：（1） 快速性：对于任意一个输入值x ，由Hash 函数)(x H ，计算Hash值y ，即)(x H y =是非常容易的。
（2） 单向性：对于任意一个输出值y ，希望反向推出输入值x ，使得)(x H y =，是非常困难的。
（3） 无碰撞性：包括强无碰撞性和弱无碰撞性，一个好的Hash 函数应该满足强无碰撞性，即找到两个不同的数字串x 和y ，满足)()(y H x H =，在计算上是不可能的。
Hash 函数可用于数字签名、消息的完整性检验。
消息的来源认证检测等。
现在常用的Hash 算法由MD5、SHA －1等。
下面从MD5入手来介绍Hash 算法的实现机制。
MD 系列单向散列函数是由Ron Rivest 设计的，MD5算法对任意长度的输入值处理后产生128位的Hash 值。
MD5算法的实现步骤如下（见图4－1）： 在MD5算法中，首先需要对信息进行填充，使其字节长度与448模512同余，即信息的字节长度扩展至448512*+n ，n 为一个正正数。
填充的方法如下：在信息的后面填充第一位为1，其余各位均为0，直到满足上面的条件时才停止用0对信息的填充。
然后，再在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前信息长度。
经过这两步的处理，现在的信息字节长度为512*)1(64448512*+=++n n ，即长度恰好是512的整数倍，这样做的目的是为了满足后面处理中对信息长度的要求。
MD5中有A 、B 、C 、D ，4个32位被称为链接变量的整数参数，它们的初始值分别为：A 0＝0x01234567，B 0＝0x89abcdef,C 0=0xfedcba98,D 0=0x76543210当设置好这4个链接变量后，就开始进入算法的4轮循环运算。
2011毕设--论文--分组密码算法DES的加密和解密的实现--杨策
分组密码算法DES的加密和解密的实现摘要随着信息社会的到来，人们在享受信息资源所带来的巨大的利益的同时，也面临着信息安全的严峻考验。
信息安全已经成为世界性的现实问题，信息安全问题已威胁到国家的政治、经济、军事、文化、意识形态等领域，同时，信息安全问题也是人们能否护自己的个人隐私的关键。
信息安全是社会稳定安全的必要前提条件。
本文是一篇讨论关于常用文件加密解密算法的毕业设计论文，它详细的讲述了文件加密解密算法实现的过程中所用到的方法、技术。
关键词：解密，文件加密，密码体制，DESI英文摘要ABSTRACTWith the advent of the information society, people in the enjoyment of information resources brought about tremendous benefits, but also faced with a letter Income security, a severe test. Information security has become a worldwide reality, information security has been a threat to the country's political .Governance, economic, military, cultural, ideological and other areas at the same time, the issue of information security is also a possibility of retaining their own personalPrivacy key. Information security and social stability is a necessary precondition for security.This article is a discussion paper on encryption and decryption algorithms commonly used in graduate design thesis, which documents in detail about the encryption and decryption process of algorithm used in the methods and techniques.Key words:Decryption，file encryption，cryptosystem，DESII目录前言 (1)第1章概述 (2)1.1 加密与解密 (2)1.2 单钥密码系统 (2)1.3 分组密码的总体结构 (4)1.4分组密码的安全性 (4)第2章DES算法简介 (5)2.1简介 (5)2.2 DES加密标准 (6)2.2.1 初始置换IP (7)2.2.2 IP-1是IP的逆置换 (7)2.2.3 DES算法的迭代过程 (8)2.2.4 子密钥的生成 (12)2.3 DES算法的解密过程 (13)第3章DES算法用C++语言实现 (14)3.1设置密钥函数des_setkey() (14)3.2 f函数和S函数f_func()和s_func() (14)3.3 DES算法的运行函数des_run( ) (16)3.4 DES算法的主函数void main() (18)3.5 DES的加密过程和举例 (19)3.6 DES算法的分析 (21) (22)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)III前言密码学是伴随着战争发展起来的一门科学，其历史可以追溯到古代，并且还有过辉煌的经历。