《应用密码学》 第三讲 数据加密标准(DES) 课件

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《应用密码学》DES

《应用密码学》DES

4bit
32位输出 Si: 4×16矩阵
S1
0
0 1 2 3
1
2
3
4
2
5
6
7
8
3
9
a
b
c
d
9 5
e
0 3
f
7 8 0 13
14 4 0 4
13 1 4
15 11 8 13 1 2 1
10 6
12 5
15 7 1Biblioteka 14 2 13 6 4 9
10 6
12 11 9 7 3
14 8 2
11 15 12 9 7 5 11 3
0011,1110
0001,1001
1111,1010
加密
1010,1110
0011,1110
0010,0111 0001,1001
0011,1110
1000,1001 0111,0011
1111,1010
1000,1001
0100,1101
0100,1101
1000,1001
加密
0100,1101
DES FEAL:由日本电报电话公司的 Akihiro Shimizu 和 Shooji Miyaguchi 设计 LOKI: 由澳大利亚人于 1990 年首先提出作为DES的一种潜 在替换算法 GOST 是前苏联设计的分组密码算法 CAST 由加拿大的 C.Adams 和 S.Tavares 设计 Blowfish 由 Bruce Schneier 设计 ………
52 54 56 49
51 53 55
44 46 48 41
43 45 47
36 38 40 33

DES

DES

z 结论:S盒的密码学特性确保了DES的安全!
29
五、加密函数 f
⑤置换运算P
z 把数据打乱重排。 z 在保密性方面,起扩散作用: 因为S盒是6位输入,4位输出,其非线性作用是局部的 因此,需要把S盒的混淆作用扩散开来 z S盒与P置换的互相配合,共同确保DES的安全。 z 矩阵: 16 1 2 19 7 20 21 29 12 28 15 23 26 5 18 31 8 24 14 32 27 3 13 30 6 22 11 4 17 10 9 25
12
二、DES加密过程
⑷ 第二次加密迭代至第十六次加密迭代分别用子密 钥K2 ,...,K16进行,其过程与第一次加密迭代相同。 ⑸ 第十六次加密迭代结束后,产生一个64位的数据 组。以其左边32位作为R16 ,以其右边32位作为L16 。 ⑹ R 16与L16合并,再经过逆初始置换IP –1,将数据重 新排列,便得到64位密文。 ⑺ DES加密过程的数学描述: Li = Ri-1 Ri =Li-1⊕f (Ri-1, Ki) i = 1,2,…,16
26
五、加密函数 f
10 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 14 4 13 1 2 15 0 15 7 4 14 2 4 1 14 8 13 6 15 12 8 2 4 9
111010
6 7 8 9 10 11 8 3 10 6 13 1 10 6 12 2 11 15 12 9 1 7 5 11 3 11 12 11 7 14 12 5 9 3 10
注意:
•IP中的置 换是规律的 •这对保密 是不利的
20
四、初始置换IP和IP-1
2、逆初始置换IP-1
①、作用
把64位中间密文打乱重排。 形成最终的64位密文。

武汉大学《密码学》课件第三讲 DES

武汉大学《密码学》课件第三讲 DES
改变; P3:对任一S盒和任一输入x,S(x)和S(x⊕001100)至少有
两位发生变化(这里x是一个长度为6的比特串); P4:对任何S盒和任一输入x,以及e,f∈{0,1},有
S(x)≠S(x⊕11ef00),其中x是一个长度为6的比特串; P5:对任何S盒,当它的任一输入比特位保持不变,其它5
1 58 50 42 34 26 18 7 62 54 46 38 30 22
10 2 59 51 43 35 27 14 6 61 53 45 37 29
19 11 3 60 52 44 36 21 13 5 28 20 12 4
③说明:矩阵中第一个数字47,表明原密钥中的第47位移到C0 中的第一位。
1 15 23 26 5 18 31 10
2 8 24 14 32 27 3 9
19 13 30 6 22 11 4 25
29
八、DES的解密过程
DES的加密算法是对合运算,因此解密和加密可共 用同一个算法。
不同点:子密钥使用的顺序不同。 第一次解密迭代使用子密钥 K16 ,第二次解密迭代
密码学
第三讲 数据加密标准(DES)
张焕国 武汉大学计算机学院 空天信息安全与可信计算教育部重点实验室
内容简介
第一讲 信息安全概论 第二讲 密码学的基本概念 第三讲 数据加密标准(DES) 第四讲 高级数据加密标准(AES) 第五讲 中国商用密码(SMS4) 第六讲 分组密码的应用技术 第七讲 序列密码 第八讲 复习 第九讲 公钥密码(1)
23
七、加密函数 f
④代替函数组S(S盒) zS盒的一般性质
S盒是DES中唯一的非线性变换,是DES安全的关键。 在保密性方面,起混淆作用。 共有8个S盒,并行作用。 每个S盒有6个输入,4个输出,是非线性压缩变换。 设输入为b1b2b3b4b5b6 ,则以b1b6组成的二进制数为行

《数据加密标准》课件

《数据加密标准》课件
安全性
对称密钥密码体制的安全性依赖于密钥的保密性。只要密钥未被破解,加密的数据就是安 全的。
计算效率
由于加密和解密使用相同的算法和密钥,对称密钥密码体制通常具有较高的计算效率,适 用于大量数据的加密。
非对称密钥密码体制的算法原理
1
加密算法
非对称密钥密码体制中,加密和解密使 用不同的密钥。公钥用于加密,私钥用 于解密。常见的非对称密钥密码体制包 括RSA(Rivest-Shamir-Adleman)和 ECC(椭圆曲线密码)。
2
安全性
非对称密钥密码体制的安全性依赖于数 学问题的难度。破解非对称密钥密码体 制需要解决一些数学难题,如大数因数 分解和离散对数问题。
3
计算效率
相对于对称密钥密码体制,非对称密钥 密码体制的计算效率较低。但由于其安 全性的优势,非对称密钥密码体制广泛 应用于数字签名、身份认证和密钥协商 等领域。
公钥基础设施的算法原理
实际案例二
总结词
数据加密标准在电子政务中保障了政府信息的机密性和完整性,提高了政务处理的效率 和安全性。
详细描述
在电子政务中,数据加密标准被用于保护敏感的政务信息,如公民个人信息、政府内部 文件等。通过数据加密技术,可以确保政务信息在传输和存储过程中的安全性和机密性 ,防止信息泄露和篡改。同时,数据加密标准还为电子政务提供了身份验证和访问控制
感谢您的观看
THANKS
数据加密标准的未来发展趋势与挑战
发展趋势
随着技术的不断发展,数据加密标准也在不断演进和创新,未来发展趋势包括 更高效的加密算法、更安全的密钥管理机制、更强的抗量子计算能力等。
挑战
数据加密标准的发展仍面临诸多挑战,如如何平衡安全性和效率、如何应对量 子计算等新兴技术的威胁、如何适应不断变化的应用场景等,需要不断探索和 创新。

现代密码学 第3讲DES

现代密码学 第3讲DES
明文分组到密文分组的可逆变换明文和密文的分组长都为n比特则明文的每一个分组都有2585042342618106052443628201262544638302214645648403224165749413325175951433527191161534537292113635547393123154816562464323947155523633138461454226230374513532161293644125220602835431151195927344210501858263349175725初始置换前后初始置换ip逆初始置换ip1置换permutationdes为例20205411将明文及密钥的影响尽可能迅速地散布到较多输出的密文中使比特01均匀分布使明文密钥和密文之间的关系复杂化分组密码设计思想
密钥k=(k0, k1,…, kt-1 )
明文 x=(x0, x1,…, xn-1)
密文 x=(y0, y1,…, ym-1)
明文 x=(x0, x1,…, xn-1)
加密算法
解密算法
通常取xi,yi∈GF(2), 主要讨论二元情况
2020/3/24
5
分组密码概述
通常取n=m。
DES
明文分组长度 64
2
4 1 14 8 13 6 2 11 15 12 9 7 3 10 5 0
3
15 12 8 2 4 9 1 7 5 11 2 14 10 0 6 13
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S盒
对每个Si盒的 6比特输入中
✓第1个和第6个比特形成一个2位二进制数,用来选 择Si的4个代换中的一个(行)。 ✓中间4位用来选择列。
✓美国已决定1998年12月以后将不再使用DES。

精品课件-应用密码学-4-DES算法

精品课件-应用密码学-4-DES算法

IP
经过IP置换置换64bit输出:
11111111 10111000 01110110 01010111
00000000 11111111 00000110 10000011
7
DES算法的整体结构—Feistel结构
2. 按下述规则进行16次 迭代,即1≤i≤16
Li Ri-1 Ri Li f (Ri1, Ki )
1
10
14
3
5
12
2
15
8
6
1
4
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5
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0
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S8
13
2
8
4
6
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3
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17 7
6
11
0
14
9
2
7
11
4
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14
2
0
6
10
13
15
3
5
8
S盒的选择
R0(32位)经E作用膨胀为48位, 100000 000001 011111 111110 100000 001101 010000 000110
PC-1 57 49 41 33 25 17 9 1 58 50 42 34 26 18 10 2 59 51 43 35 27 19 11 3 60 52 44 36 63 55 47 39 31 23 15 7 62 54 46 38 30 22 14 6 61 53 45 37 29 21 13 5 28 20 12 4

第三章分组密码DESppt课件

第三章分组密码DESppt课件

篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
3.1 分组密码概述(Cont.)
分组密码的设计思想(C.E. Shannon): • 扩散(diffusion) 将明文及密钥的影响尽可能迅速地散布到 较多个输出的密文中(让每个明文数字尽
0 1 0 3 2
S
0
1
3
2
1
0
2 0 2 1 3
3
3
1
3
2
012 3
0 0 1 2 3
S1
1
2
0
1
3
2 3 0 1 0
3
2
1
0
3
S盒按下述规则运算:
将第1和第4的输入比特做为2- bit数,指示 为S盒的一个行;将第2和第3的输入比特做 为S盒的一个列。如此确定为S盒矩阵的 (i,j)数。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
3.1 分组密码概述
• 分组密码,就是一个明文分组被当作一 个整体来产生一个等长(通常)的密文 分组的密码,通常使用的是128位分组大 小。
• 分组密码的实质是,设计一种算法,能 在密钥控制下,把n比特明文简单而又迅 速地置换成唯一n比特密文,并且这种变 换是可逆的(解密)。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统

A=R(32 bits)
E
J=K(48 bits)
E(A)为48 bits +

现代密码技术ppt课件

现代密码技术ppt课件
.
(舍弃了第
9,18,22,25,35,38,43,54 比特位)
总结:DES一轮迭代的过程
.
DES解密操作
由迭代操作的定义,显然可以得到 Ri-1=Li Li-1=Ri⊕f(Li,ki)
若记加密算法每一轮的操作为Ti,我们
可以方便的得出解密算法: DES-1=IP-1∘T1∘T2∘…T15∘T16∘IP
3次循环以后密文有21个比特不同,16次循环 后有34个比特不同 ➢ 如果用只差一比特的两个密钥加密同样明文: 3次循环以后密文有14个比特不同,16次循环 后有35个比特不同
.
3.1 数据加密标准DES
DES的强度
▪ 56位密钥长度问题 ➢ 56-bit 密钥有256 = 72,057,584,037,927,936 ≈ 7.2亿亿 之多
《计算机网络安全》
Chapter 3
现代密码技术
DES、RSA
.
3.1 数据加密标准DES
▪ 19世纪70年代,DES(the Data Encryption Standard)最初由IBM公司提出。
▪ DES是一种分组密码,它采用56比特长的密 钥将64比特的数据加密成64比特的密文。
▪ DES完全公开了加密、解密算法。因而是一 个最引人注目的分组密码系统。
(1)初始置换与逆置换
58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 IP: 64 56 48 40 32 24 16 8 57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 3 61 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31 23 15 7
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1 58 50 42 34 26 18 16 10 2 59 51 43 35 27 24 19 11 3 60 52 44 36 32 63 55 47 39 31 23 15 40 7 62 54 46 38 30 22 48
49 50 51 52 53 54 55 56
14 6 61 53 45 37 29 56
8×6
101010 101010 101010 101010 101010 101010 101010 101010
2020/2/1
三、DES算法
④选择替换S(S盒) (1)作用 :把48位中间结果做代替操作;并进行压缩。 (2)S盒描述:
●S 盒是DES唯一的非线性变换。 ●S盒是DES安全的关键。 ● 共有8个S盒。 ● 每个S盒有6个输入,4个输出,是一种非线性压缩 变
2020/2/1
子密钥产生过程示意图
三、DES算法
③密钥置换A
(1)作用:去掉密钥中的8个奇偶校验位;打乱重排。
(2)输入密钥矩阵与置换矩阵A
12345678
57 49 41 33 25 17 9 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
2020/2/1
三、DES算法
2、 DES算法框图
2020/2/1
三、DES算法
明文 m
3、DES算法
L0
+
IP
k1
R0
f
DES
加 密 算 法 结 构
2020/2/1
L1=R0 +
k2 f
R1=L0⊕f(R(R1,k2)
L15=R14
k16
+
f
R16=L15⊕f(R15,k16)
大。
2020/2/1
三、DES算法
1、DES算法介绍 DES是Data Encryption Standard(数据加密标准)的
缩写。它是由IBM公司研制的一种加密算法,二十年来, 它一直活跃在国际保密通信的舞台上,扮演了十分重要的 角色。 DES是一个分组加密算法,它以64位为分组对数据加密。 同时DES也是一个对称算法:加密和解密用的是同一个算 法。它的密钥长度是56位(因为每个第8位都用作奇偶校 验),密钥可以是任意的56位的数。 DES由于密钥长度短,因此不够安全,而且它不易于硬件 实现,未来会被渐渐替代(AES),但其设计方法是没有 过时的。
分组密码算法从本质上来讲是定义了一种从 分组的明文到相应的密文的可逆变换。
2020/2/1
一、分组密码概述
分组密码的思想:将明文消息编码表示后的数字序列划分成长为n的组,各组分 别在密钥k控制下变换成等长的输出数字序列。。。。。。
编码转换
010100101……11111 1110100101……11111 010111101……11111…
IP-1 密文 C
R15=L14⊕f(R14,k15) L16=R15
三、DES算法
DES加密过程
①64位密钥经子密钥产生算法产生出16个子密钥: K1,K2,…K16,分别供第一次,第二次, …,第十 六次加密迭代使用。
②64位明文经初始置换IP,将数据打乱重排并分成 左右两半。左边为L0,右边为R0。
2020/2/1
三、DES算法
6、加密函数f
①功能:DES的核心;加密数据;数据处理宽度32位。
②函数f框图
R(32bit) E
K (48bit)
E(R) (48bit)
+
2020/2/1
B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 (48bit)
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 P
2020/2/1
一、分组密码概述
3、设计思想 扩散和混淆是由Shannon提出的设计密码系
统的两个基本方法,目的是抗击敌手对密码系统 的统计分析。 扩散:将明文的统计特性散布到密文中去,实 现方式是使得明文的每一位影响密文中多位的值, 等价于说密文中每一位均受明文中多位影响。 混淆是使密文和密钥之间的统计关系变得尽可 能复杂,以使敌手无法得到密钥。
2020/2/1
三、DES算法
⑥子密钥产生举例:
例1:若采用的初始密钥:
k=01110000 01110011 01101110 01100111 01110011 01100001 01101101 00110100
试计算第一轮加密迭代所使用的子密钥k1。
2020/2/1
三、DES算法
⑥子密钥产生举例: 解:⑴密钥置换A
2020/2/1
三、DES算法
4、子密钥的产生
①功能: 64位密钥经过置换选择1,循环左移、置换选 择2等变换,产生16个子密钥,分别供各次加密迭代 使用。
②子密钥产生过程:子密钥产生过程的输入,为使用者 持有的64位初始密钥。加密或解密时,使用者将初始 密钥输入至子密钥产生流程中。首先经过密钥置换A, 将初始密钥的8个奇偶较验位去掉。留下真正的56位 初始密钥。接着,分为两个28位分组C0及D0,再分 别经过一个循环左移函数,连结成56位数据,再按密 钥置换B做重排,便可输出K1(48位),依此类推。
目录
11、数字签名(1) 12、数字签名(2) 13、身份认证 14、密钥管理 15、PKI技术 16、复习公钥密码 17、总复习
2020/2/1
一、分组密码概述
1、分组密码的思想: 将明文消息编码表示后的数字序列划分成长为
n的组,各组分别在密钥k控制下变换成等长的输 出数字序列。
在相同密钥下,分组密码对长为n的输入明文 组所实施的变换是等同的,所以只需研究对任一 组明文数字的变换规则。
57 58 59 60 61 62 63 64
21 13 5 28 20 12 4 64
2020/2/1
三、DES算法
④循环左移
(1)作用:对Ci,Di分别循环移位。 (2)循环移位表
轮数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 移位 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1
xi-1=Li-1Ri-1, Li=Ri-1,Ri=Li-1 f(Ri-1,ki) i=1,2,…,16;
⑤第十六次加密迭代结束后,产生一个64位的数据 组,以其左边32位作为R16,以其右边32位作为 L16。
⑥L16与R16合并,再经过逆初始置换IP-1,将数据重 新排列,得到64位密文。
x16=L16R16,y=IP-1(x16)
明文 P1:010100101……11111 P2:1110100101……11111 P3:010111101……11111
分组加密
分组加密
分组加密
密文
C1:1101011……000111 C2:1010101010……01011 C3:110100101……10001
编码转换
※^%d*(>…@!~>kjI**&*$%#36^78h*%$@35789%%……$#@!*&&
密码学基础
(第三讲) 数据加密标准(DES)
2020/2/1
目录
1、密码学的基本概念 2、古典密码 3、数据加密标准(DES) 4、高级数据加密标准(AES) 5、分组密码技术的应用 6、序列密码 7、习题课:复习对称密码 8、公开密钥密码(1) 9、公开密钥密码(2) 10、Hash函数
2020/2/1
(32bit)
三、DES算法
③扩展变换E (1)作用 :把32位输入扩充为48位中间数据;重复输
入数据实现扩充。 (2)扩展变换矩阵
32 1 2 3 4 5 456789 8 9 10 11 12 13 12 13 14 15 16 17 16 17 18 19 20 21 20 21 22 23 24 25 24 25 26 27 28 29 28 29 30 31 32 1
(2)循环左移 1位
C1 : 0000000 01111111 11111111 1001 0 D1 : 0011110 11001100 01000100 0011 0
(3)密钥置换B
K1 :1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 00101110 10110101 01100100 10000101
分组长度一般64,……128. 加密算法:DES,AES,IDEA,RSA,ECC
2020/2/1
一、分组密码概述
2、密码算法的要求
对密码算法的要求: (1)分组长度足够大 (2)密钥量足够大 (3)由密钥确定置换的算法要足够复杂 (4)加密和解密运算简单,易于软件和硬件高速实现。 (5)数据扩展。 (6)差错传播尽可能地小。
⑤密钥置换B
(1)作用:从Ci和Di(56位)中选择出一个48位的子 密钥Ki
2020/2/1
三、DES算法
⑤密钥置换B(密钥压缩置换)
(2)密钥置换矩阵B
14 17 11 24 1 5 3 28 15 6 21 10 23 19 12 4 26 8 16 7 27 20 13 2 41 52 31 37 47 55 30 40 51 45 33 48 44 49 39 56 34 53 46 42 50 36 29 32
RD1 LD0 F RD0, K16 RE16 F RE15, K16 LE15 F RE15, K16 F RE15, K16
LE15
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