现代密码学-分组密码DES

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分组密码(全)

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分组密码的发展历史
二十世纪之前的密码算法
算法、密钥保密
二十世纪之后的密码算法
Kerckhoffs假设：密码分析者已有密码算法及实现的全部详细资料. Kerckhoff假设蕴涵着密码的安全性完全依赖于密钥.
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分组密码的发展历史
民用不存在陷门足够的安全强度标准化通信需求
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分组密码的发展历史
1999年，NIST从提交的15个候选草案中选取了5个优良的算法作为AES的候选算法： MARS、RC6、Rijndael、Serpent和 Twofish，综合评价最终确定Rijndael算法为新的数据加密标准，2001年12月正式公布FIPS197标准。 /aes
定义一个分组密码体制(P, K, C, E, D)，其中P=C={0,1}l ；K={0,1}t. 加密变换： E：P×K→C, 当k ∈K确定时，
Ek为P →C的一一映射.
解密变换： D: C×K →P, 当k ∈K确定时，
Dk为C →P的一一映射.
Dk·Ek=I
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特点明文、密文组长度为n，密钥长度为t，密钥量为 2t 密文中的任一位数字与该组明文所有的数字均有关每组明文使用相同密钥加密本质是{0，1，…，2n-1}集合上的自映射或置换
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保密系统的安全性分析及分组密码攻击手段
主动攻击：主动出击，先发制人
3. 选择明文攻击：密码分析者可得到所需要的任何明文所对应的密文，这些密文与待解的密文是用同一个密钥加密得来的. 4. 选择密文攻击：密码分析者可得到所需要的任何密文所对应的明文，解密这些密文所使用的密钥与解密待解的密文的密钥是一样的.

现代密码学_第四五讲分组密码

循环左移
D1 (28位) (56位) 置换选择2 k1 (48位)
14 3 23 16 41 30 44 46
置换方法
17 28 19 7 52 40 49 42 11 15 12 27 31 51 39 50 24 6 4 20 37 45 56 36 1 21 26 13 47 33 34 29 5 10 8 2 55 48 53 32
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迭代的轮数
分组密码一般采用简单的、安全性弱的密码函数进行多
轮迭代运算，使得安全性增强。一般来说，分组密码迭代轮数越多，密码分析越困难，但也不是追求迭代轮数越多越好，过多迭代轮数会使加解密算法的性能下降，而实际的安全性增强不明显。决定迭代轮数的准则：密码算法分析的难度大于简单穷举搜索攻击的难度。分组密码迭代轮数一般采用8、 10、12、16、20的居多。
循环左移
C16 (28位)
循环左移
C16 (28位) (56位) 置换选择2 k16 (48位)
注：去掉9,18,22,25,35,38, 43,54位
注：密钥各位在子密钥出现次数基本相同(12次至15次)，平均次数为13.7
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压缩替代S-盒(48位压缩到32位)
48比特
6比特 6比特 6比特 6比特 6比特 6比特 6比特 6比特
考虑，通常密钥长度t不能太大。当然，密钥长度t不能太小，
否则，难以抵抗对密钥的穷举搜索攻击。
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分组密码的要求
分组长度要足够大密钥量要足够大
当分组长度较小时，攻击者通过穷举明文空间，得到密码变换规律，难于抵御选择明文攻击。
密码变换足够复杂
加密和解密运算简单无数据扩展或压缩
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现代密码算法实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解现代密码学的基本原理和数论基础知识；2. 掌握非对称密码体制的著名代表RSA加密算法的工作原理和流程；3. 设计实现一个简单的密钥系统；4. 掌握常用加密算法AES和DES的原理及实现。

二、实验内容1. RSA加密算法实验2. AES加密算法实验3. DES加密算法实验三、实验原理1. RSA加密算法RSA算法是一种非对称加密算法，由罗纳德·李维斯特、阿迪·沙米尔和伦纳德·阿德曼三位密码学家于1977年提出。

其基本原理是选择两个大质数p和q，计算它们的乘积n=pq，并计算欧拉函数φ(n)=(p-1)(q-1)。

选择一个整数e，满足1<e<φ(n)且e与φ(n)互质。

计算e关于φ(n)的模逆元d。

公开密钥为(e,n)，私有密钥为(d,n)。

加密过程为C=Me mod n，解密过程为M=Cd mod n。

2. AES加密算法AES（Advanced Encryption Standard）是一种分组加密算法，采用128位分组大小和128、192或256位密钥长度。

AES算法主要分为四个阶段：初始轮、密钥扩展、中间轮和最终轮。

每个轮包括字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加。

3. DES加密算法DES（Data Encryption Standard）是一种分组加密算法，采用64位分组大小和56位密钥长度。

DES算法主要分为16轮，每轮包括置换、置换-置换、S盒替换和密钥加。

四、实验步骤及内容1. RSA加密算法实验（1）选择两个大质数p和q，计算n=pq和φ(n)=(p-1)(q-1)；（2）选择一个整数e，满足1<e<φ(n)且e与φ(n)互质，计算e关于φ(n)的模逆元d；（3）生成公开密钥(e,n)和私有密钥(d,n)；（4）用公钥对明文进行加密，用私钥对密文进行解密。

2. AES加密算法实验（1）选择一个128、192或256位密钥；（2）初始化初始轮密钥；（3）进行16轮加密操作，包括字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加；（4）输出加密后的密文。

第六章分组加密算法Feistel结构和完整DES算法

Lucifer是一些早起民用分组密码的代号，尽管Lucifer作为一个科研项目没有巨大的商业成就，但是Feistel网络被视作项目中最突出的成果和现代密码学最大的发明之一。1977年的数据加密标准DES（Data Encryption Standard）就基于此。
很多密码标准都采用了Feistel结构，其中包括DES、RC5、FEAL、GOST、LOKI 等。Feistel的优点在于：由于它是对称的密码结构，所以对信息的加密和解密的过程就极为相似，甚至完全一样，这就使得在实施的过程中，加解密的设备一样，这grapher(1915-1990)
霍斯特.菲斯特尔（Horst Feistel）是一位非军方的密码学家，被公认为是现代分组密码之父。
Feistel结构：Feistel密码结构是用于分组密码中的一种对称结构。
以它的发明者Horst Feistel为名，霍斯特.菲斯特尔于1915年出生于柏林，并于1934年移居美国。自1939年他被软禁，直至1945年二战结束。
6.1 分组加密算法Feistel结构
然而他于1944年成为一个美国公民并在美国空军剑桥研究中心（US Air Force Cambridge Research Center）开始他的科研生涯。在哪里他主要做 “敌我识别”（Friend or Foe Identification）。Feistel获得了哈佛的物理硕士学位。20世纪70年代他在IBM参与开发Lucifer时达到事业巅峰。
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 分组加密算法Feistel结构 Feistel结构的解密过程 Feistel的轮函数——F二元函数完整的DES算法及F函数完整的DES子密钥的产生过程 DES安全性讨论

现代密码学(第三章)讲述

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一、分组密码的基本概念
分组密码的优缺点
分组密码的加解密算法（E，D）简洁快速，所占用的计算资源小，易于软件和硬件实现。一般来说，用硬件实现时，流密码比分组密码更简单快速；用软件实现时，分组密码比流密码更简单快速。加解密算法（E，D）参数固定，比流密码更容易实现标准化。由于明文流被分段加密，因此容易实现同步，而且传输错误不会向后扩散。分组密码的安全性很难被证明，至多证明局部安全性。
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一、分组密码的基本概念
透明性和灵活性
透明性即要求算法是可证明安全的（虽然这是很困难的）。这就要求算法尽可能使用通用部件，避免黑盒。灵活性即要求算法的实现可以适应多种计算环境；明文分组长度可以伸缩；算法可以移植和变形。
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一、分组密码的基本概念
要求：加解密算法（E，D）不存在弱明文和弱密钥。
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一、分组密码的基本概念
为了抵抗已知明文攻击（甚至选择明文攻击），分组密码应该满足的性质
混淆性：所设计的密码应使得明文、密文、密钥之间的依赖关系相当复杂，以至于这种依赖关系对密码分析者来说是无法利用的。密码分析者利用这种依赖关系的方法非常多，因此混淆性也是一个极为繁杂的概念。
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一、分组密码的基本概念
分组密码所面对的主要威胁：已知明文攻击
分组密码的密钥z被重复使用，即多次一密。因此最主要的威胁就是已知明文攻击。设攻击者Eve获得了一组明文/密文对（m，c）。他试图在加密方程c=E(m, z) 或解密方程 m=D(c, z)中求出密钥z 。
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现代密码学(第三章)

加解密相似性
我们知道：加密算法是E(· , z) ，解密算法是D(· , z) 。这里E(· , z)和D(· , z)使用相同的密钥z，使用不同的算法E和D。如果D(· , z)= E(· , z*)，其中z*是z经过非常简单的重新编排得到的，则称分组密码算法是加解密相似的。
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一、分组密码的基本概念
简洁性
分组密码算法在满足安全性的同时尽可能简单快速。如果分组密码算法用软件来实现，则要求字长尽可能自然地适应软件编程，比如8、16、32比特等。在软件实现中，按比特置换通常是难于实现的，因此应尽量避免使用它。字的运算应该是易于软件实现的运算，最好是用一些标准处理器所具有的一些基本指令，比如加法、乘法、移位等。如果分组密码算法用硬件来实现，则尽量使用规则结构，以便用VLSI来实现。
这个加密算法就是极不稳定的。
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一、分组密码的基本概念
分组密码的设计准则
安全性简洁性有效性透明性和灵活性加解密相似性
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一、分组密码的基本概念
安全性
概括地说安全性就是从任何角度难以攻破。其中两个最重要的角度是 ① 对于一个正在使用的加密算法，即使攻击者获得“许多”精心选择的明文--密文对，他仍无法“接近”密钥； ② 即使攻击者获得“许多”精心选择的明文-密文对，他仍无法“接近”任一个新密文所对应的明文。
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一、分组密码的基本概念
计算部件
群加密：明文块与密钥块进行群“乘法”运算，它的作用是一次性地掩盖明文。如果单独使用群加密部件，则一组已知的明文/密文对就可获得密钥。以下是最常用的两种群加密。逐比特异或‘+’，结构最简单，缺点也最明显，密文的一个比特只依赖于明文的一个比特和密钥的一个比特，毫无扩散功能。 (mod2n)加法“+”也是非常简单的计算部件，具有单向扩散功能，即明文或密钥的第j位影响密文的第j位、第j+1位、…、第n位。举搜索密钥的所有可能值。（密钥z长度为j，共有2j个可能值）为了抵抗穷举搜索，密钥的长度j不能太小。当然密钥长度也不能太大，否则加解密的计算量就会很大。当前常用的密钥长度为64或128或256。 Eve的另一种办法是充分利用加解密算法（E，D）的弱点。如果某一组明文/密文对（m，c）使得方程m=D(c, z)特别容易解出z，m就称为一个弱明文，z就称为一个弱密钥。

DES

2．5末置换末置换是初始置换的逆过程，DES在最后一轮后，左半部分和右半部分并未交换，而是将R16和L16并在一起形成一个分组作为末置换的输入。
3 DES算法安全性问题
3．1 DES算法密钥的长度最初的罗斯福密码中密钥长度为128位，DES的加密单位仅有64位二进制，而且其中某些位还要用于奇偶校验或其他通讯开销，有效密钥只有56位，这对于数据传输来说太小，各次迭代中使用的密钥 K i 是递推产生的，这种相关性必然降低了密码体制的安全性。因此，人们会对56位密钥的安全性产生质疑，那么56位密钥是否足够，已成为人们争论的焦点之一。至今，最有效的破解DES算法的方法是穷举搜索法，那么56位长的密钥总共要测试 256 次，如果每lOOms可以测试1次，那么需要7．2× 1015 s，人约是228，493，000年。但是，仍有学者认为在可预见的将米川穷举法寻找正确密钥已趋于可行，所以若要安全保护10年以上的数据最好不用DES算法。近年来有人提出用差分和线性攻击方案来破解DES算法，虽然，从理论上来说破译的性能高于穷举搜索法，但要有超高速计算机提供支持，以至于美国国家保密局和计算机科学技术学会组织各界专家研究DES密码体制的安全性问题后，得出乐观的结论：没有任何可以破译DES密码体制的系统分析法。若使用穷举法，则在1990年以前基本上不可能产生处每天能破译一个DES密钥的专用计算机。即使届时能制造出这样的专用机，它的破译成功率也只会在0．1到0．2之间，而且造价可能高达几千万美元。根据目前的计算技术和DES的分析情况，16一圈DES采刚16轮迭代仍然是安全的，但提醒使用者不要使用低于16一圈的DES，特别是10-圈以下的DES。尽管如此，我们仍然需要考虑对DES算法进行改进，使密钥长度增加些，以实现更好的保密功能。

现代密码学-DES的安全性

DES算法的安全性分析 DES算法的安全性分析
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主要内容
• • • • • 穷举攻击分析 Feistel模型分析 Feistel模型分析 S盒的设计标准 DES算法的互补对称性 DES算法的互补对称性 DES算法的加强方案----多重算法的加强方案----多重DES DES算法的加强方案----多重DES
Ek (m) = Ek (m) = c ' 是否为正确密钥,即检验利用明密对 (m, c2 ) 检验 k是否为正确密钥即检验 c2 = c '
是否成立.若成立则判定为候选密钥,否则返回否则返回Step3检是否成立若成立,则判定 k 为候选密钥否则返回若成立检中的下个元. 验K(0)中的下个元
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Feistel模型分析一、 Feistel模型分析
Li-1（32位） f Ri-1（32位）
Li（32位）
Ri（32位）
优点: 优点设计容易: 函数不要求可逆, 1. 设计容易:f 函数不要求可逆,加、解密解算法结构相同；构相同； 2.强度高：如果f 函数是随机的,则连续若干圈复 2.强度高：函数是随机的, 强度高合形成的函数与随机置换是无法区分的. 合形成的函数与随机置换是无法区分的.
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三、DES算法的互补对称性 DES算法的互补对称性
定理 DESk (m) = DESk (m) 证明：由于函数具有性质：证明：由于DES的F函数具有性质：的函数具有性质从而DES算法的圈函数满足算法的圈函数满足从而
(L, R)
F(k, R) = PS(k ⊕ E(R)) = PS(k ⊕ E(R)) = F(k, R)
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穷举攻击算法的计算复杂性
设密钥在密钥空间K中服从均匀分布中服从均匀分布，定理设密钥在密钥空间中服从均匀分布，且没有等效密钥,则穷举攻击平均需要检验完等效密钥则穷举攻击平均需要检验完 K + 1 个 2 2 密钥后才找到正确密钥。密钥后才找到正确密钥。结论: 结论算法的穷举攻击平均计算复杂性为2 对DES算法的穷举攻击平均计算复杂性为 55. 算法的穷举攻击平均计算复杂性为

现代密码学实验报告(DES-AES-RSA)

//s7
4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12,
38,6,46,14,54,22,62,30,
37,5,45,13,53,21,61,29,
36,4,44,12,52,20,60,28,
35,3,43,11,51,19,59,27,
34,2,42,10,50,18,58,26,
33,1,41,9,49,17,57,25};
//E位选择表
static const char e_table[48]={32,1,2,3,4,5,4,5,
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};
//pc2选位表
const static char pc2_table[48]={14,17,11,24,1,5,3,28,
{
for(char i=0,j,k;i<8;i++,in+=6,out+=4)
2.AES算法的基本原理和特点。
答：AES加密数据块分组长度必须为128比特，密钥长度可以是128比特、192比特、256比特中的任意一个（如果数据块及密钥长度不足时，会补齐）。AES加密有很多轮的重复和变换。大致步骤如下：1、密钥扩展（KeyExpansion），2、初始轮（Initial Round），3、重复轮（Rounds），每一轮又包括：SubBytes、ShiftRows、MixColumns、AddRoundKey，4、最终轮（Final Round），最终轮没有MixColumns。

计算机网络安全与应用技术第二章-DES

在接下来的十年中，德国军队大约装备了三万台ENIGMA。谢尔比乌斯的发明使德国具有了最可靠的加密系统。在第二次世界大战开始时，德军通讯的保密性在当时世界上无与伦比。似乎可以这样说， ENIGMA在纳粹德国二战初期的胜利中起到的作用是决定性的，但是我们也会看到，它在后来希特勒的灭亡中扮演了重要的角色。
密码学入门
M-209是哈格林对C-36改进后的产品，由SmithCorna负责为美国陆军生产。它的密码周期达到了101,105,950。
密码学入门
转轮密码机ENIGMA，由Arthur Scherbius于 1919年发明，面板前有灯泡和插接板；4轮 ENIGMA在1944年装备德国海军，使得英国从 1942年2月到12月都没能解读德国潜艇的信号。
键盘、转子和显示器由电线相连，转子本身也集成了6条线路（在实物中是26条），把键盘的信号对应到显示器不同的小灯上去。在示意图中我们可以看到，如果按下a键，那么灯B就会亮，这意味着a被加密成了 B。同样地我们看到，b被加密成了A，c被加密成了D， d被加密成了F，e被加密成了E，f被加密成了C。于是如果我们在键盘上依次键入cafe（咖啡），显示器上就会依次显示DBCE。这是最简单的加密方法之一，把每一个字母都按一一对应的方法替换为另一个字母，这样的加密方式叫做“简单替换密码”。
密码学入门
英国的TYPEX打字密码机，是德国3轮ENIGMA 的改进型密码机。它在英国通信中使用广泛，且在破译密钥后帮助破解德国信号。
密码学入门
在线密码电传机Lorenz SZ 42，大约在1943年由Lorenz A.G制造。英国人称其为“tunny”，用于德国战略级陆军司令部。SZ 40/SZ 42加密因为德国人的加密错误而被英国人破解，此后英国人一直使用电子 COLOSSUS机器解读德国信号。

现代密码学 (6)

2011-4-12
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密码分组链接CBC模式模式密码分组链接
64 bit存储 k DES yi
64 bit存储 k
y i-1
xi
+
yi CBC模式模式
DES-1
+
x’
2011-4-12
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填充(Padding) 填充
给定加密消息的长度是随机的，分组时，给定加密消息的长度是随机的，按64 bit分组时，分组时最后一组消息长度可能不足64 bit。可以填充一最后一组消息长度可能不足。些数字，通常用最后1字节作为填充指示符（ PI ）。它所表示的十进制数字就是填充占有的字节数。数据尾部、填充字符和填充指示符的字节数。数据尾部、一起作为一组进行加密。一起作为一组进行加密。
2011-4-12 3
电码本ECB模式模式电码本
直接利用加密算法分别对分组数据组加密。直接利用加密算法分别对分组数据组加密。在给定的密钥下同一明文组总产生同样的密文组。密文组。这会暴露明文数据的格式和统计特征。特征。
明文数据都有固定的格式，明文数据都有固定的格式，需要以协议的形式定义，重要的数据常常在同一位置上出现，使密码重要的数据常常在同一位置上出现，分析者可以对其进行统计分析、重传和代换攻击。分析者可以对其进行统计分析、重传和代换攻击。
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k-比特密码反馈比特密码反馈CFB模式比特密码反馈模式
若待加密消息必须按字符(如电传电报或按比特处若待加密消息必须按字符如电传电报)或按比特处如电传电报理时，可采用CFB模式。模式。理时，可采用模式 CFB实际上是将加密算法实际上是将加密算法DES作为一个密钥流产实际上是将加密算法作为一个密钥流产生器， k＝1时就退化为前面讨论的流密码了时就退化为前面讨论的流密码了。生器，当k＝1时就退化为前面讨论的流密码了。 CFB与CBC的区别是反馈的密文长度为，且不是与的区别是反馈的密文长度为k，的区别是反馈的密文长度为直接与明文相加，而是反馈至密钥产生器。直接与明文相加，而是反馈至密钥产生器。

现代密码学——DES算法(实验报告)

课程名称现代密码学实验实验项目名称 DES算法【实验目的】1.理解对称加密算法的原理和特点。

2.理解DES算法的加密原理。

【实验环境】1.实验人数：每组2人2.系统环境：Windows3.网络环境：交换网络结构4.实验工具：VC++6.0、密码工具【实验原理】一．对称密钥加密机制对称密钥加密机制即对称密码体系，也称为单钥密码体系和传统密码体系。

对称密码体系通常分为两大类，一类是分组密码（如DES、AES算法），另一类是序列密码（如RC4算法）。

对称密码体系加密和解密时所用的密钥是相同的或者是类似的，即由加密密钥可以很容易地推导出解密密钥，反之亦然。

同时在一个密码系统中，我们不能假定加密算法和解密算法是保密的，因此密钥必须保密。

发送信息的通道往往是不可靠的或者不安全的，所以在对称密码系统中，必须用不同于发送信息的另外一个安全信道来发送密钥。

图1描述了对称密码(传统密码)系统原理框架，其中M表示明文；C表示密文；E表示加密算法；D表示解密算法；K表示密钥；I表示密码分析员进行密码分析时掌握的相关信息；B表示密码分析员对明文M的分析和猜测。

图1 传统密码系统原理框架图对称密码体系的优点：●加密效率高，硬件实现可达每秒数百兆字节（软件实现略慢一些）。

●密钥相对比较短。

●可以用来构造各种密码机制。

●可以用来建造安全性更强的密码。

对称密码体系的缺点：●通信双方都要保持密钥的秘密性。

●在大型网络中，每个人需持有许多密钥。

●为了安全，需要经常更换密钥。

二．DES加密算法简介1973年5月15日，美国国家标准局在联邦注册报上发表一则启事，公开征集用来保护传输和静止存储的计算机数据的密码算法，这一举措最终导致了数据加密标准DES的出现。

DES采用分组乘积密码体制，它是由IBM开发的，是对早期Lucifer密码体制的改进。

DES 在1975年3月17日首次在联邦记录中公布，而且声明对此算法征求意见。

到1977年2月15日拟议中的DES被采纳为“非密级”应用的一个联邦标准。

现代密码的主要分类

现代密码的主要分类密码是信息安全领域中最基本的保护手段之一。

在现代密码学中，密码被分为多个分类，每种分类都具有不同的特点和应用场景。

下面将介绍现代密码的主要分类。

1. 对称密码对称密码也被称为私钥密码，是最常见的密码类型之一。

在对称密码中，加密和解密使用相同的密钥。

这意味着发送方和接收方需要共享同一个密钥，才能进行加密和解密操作。

对称密码的优势在于加密解密速度快，但其密钥管理与分发会带来一定的安全风险。

常见的对称密码算法有DES、AES和3DES等。

2. 公钥密码公钥密码也被称为非对称密码，是另一种常见的密码类型。

在公钥密码系统中，加密和解密使用不同的密钥。

发送方使用接收方的公钥进行加密，而接收方使用自己的私钥进行解密。

公钥密码的优势在于密钥管理方便，不需要事先共享密钥。

常见的公钥密码算法有RSA、ElGamal和ECC等。

3. 哈希算法哈希算法是一种将任意长度的数据转换为固定长度摘要的密码技术。

它常被用于验证数据的完整性和一致性。

哈希算法的特点是不可逆，即无法通过摘要反推原始数据。

常见的哈希算法有MD5、SHA-1和SHA-256等。

4. 消息认证码（MAC）消息认证码是一种基于密钥的密码操作，用于验证消息的完整性和来源。

它通过对消息进行加密和生成消息验证码来实现身份验证和防篡改功能。

常见的消息认证码算法有HMAC和CMAC等。

5. 数字签名数字签名是一种通过非对称密码算法，为文档或数据附加一个唯一的标记来验证发送方身份和消息完整性的技术。

数字签名可以防止篡改和抵赖，并且不需要发送方和接收方共享密钥。

常见的数字签名算法有RSA和DSA等。

6. 流加密和分组加密流加密和分组加密是对称密码算法的两种不同方式。

在流加密中，数据按位或按字节加密。

流加密的特点在于加密和解密速度快，适用于实时数据传输。

而分组加密将数据分成固定长度的块进行加密处理。

常见的分组加密算法有DES和AES 等。

7. 转身密码置换密码是一种基于置换的加密技术，通过改变数据中的位置或次序来加密数据。

DES算法的详细分析

DES算法的详细分析DES（Data Encryption Standard）是一种对称加密算法，是美国联邦政府使用的加密标准。

它采用了分组密码的方式对数据进行加密和解密处理。

本文将对DES算法进行详细分析，涵盖算法原理、加密过程、密钥生成、弱点以及DES的安全性评估等方面。

1.算法原理：-将明文数据分成64位的分组，使用64位密钥进行加密。

-密钥通过密钥生成算法进行处理，生成16个48位的子密钥。

-明文分为左右两半部分，每轮加密时，右半部分与子密钥进行逻辑运算，并与左半部分进行异或操作。

-运算结果作为下一轮的右半部分，左半部分不变。

循环16轮后得到密文。

2.加密过程：-初始置换（IP）：将64位明文按照预定的规则进行位重排。

-分为左右两半部分L0，R0。

-通过16轮的迭代过程，每轮使用不同的48位子密钥对右半部分进行扩展置换（E盒扩展），与子密钥进行异或操作，再通过S盒代换和P 盒置换输出。

-将经过迭代的左右两半部分进行交换。

-最后经过逆初始置换（IP^-1）后输出64位密文。

3.密钥生成：-密钥生成算法从初始64位密钥中减小奇偶校验位，然后使用置换选择1（PC-1）表对密钥进行位重排，得到56位密钥。

-将56位密钥分为两部分，每部分28位，并进行循环左移操作，得到16个48位的子密钥。

4.弱点：-DES算法的密钥长度较短，只有56位有效位，容易受到穷举攻击。

-由于DES算法设计时的数据量较小，运算速度较快，使得密码破解更加容易。

-DES算法对明文的局部统计特性没有进行充分的打乱，可能导致部分明文模式的加密结果不够随机。

5.DES的安全性评估：-DES算法的弱点导致了它在现代密码学中的安全性问题，已经不再适用于高强度加密要求的场景。

- 美国国家标准与技术研究所（NIST）发布了Advanced Encryption Standard（AES）来替代DES作为加密标准。

-DES算法可以用于低安全性需求的领域，或作为加密算法的组成部分。

分组密码和对称密码

分组密码和对称密码
分组密码和对称密码是密码学中两个重要的概念。

它们用于保护数据的机密性和完整性，广泛应用于各个领域，如通信、电子商务和数据存储等。

分组密码是一种基于分组加密算法的密码系统。

它将明文分成固定长度的块，并通过应用密钥来加密每个块。

典型的分组密码算法包括DES（数据加密标准）和AES（高级加密标准）。

DES采用64位块长度，AES则支持128位、192位和256位的块长度。

分组密码的加密过程包括初始置换、轮数迭代、逆初始置换等步骤，通过多轮的迭代加密，实现了更高的安全性。

对称密码，又称为单密钥密码或共享密钥密码。

它使用相同的密钥进行加密和解密操作。

在对称密码中，加密和解密的算法是对称的，因此也被称为对称密码算法。

常见的对称密码算法有DES、AES、RC4等。

对称密码的加密速度较快，适用于大规模数据的加密和解密。

然而，由于密钥的共享性，对称密码在密钥管理和分发方面存在一些挑战。

分组密码和对称密码在保护数据安全方面发挥着重要作用。

它们通过加密明文数据，使得未经授权的用户无法获得明文信息。

同时，分组密码和对称密码还可以保护数据的完整性，通过加密算法生成的摘要信息，可以验证数据在传输和存储过程中是否发生了篡改。

总之，分组密码和对称密码是密码学中常用的加密算法，它们通过应用不同的加密方式和算法，保护了数据的机密性和完整性。

在实际应用中，我们需要根据具体的需求和安全级别选择合适的密码算法，以确保数据的安全性。

DES算法详细介绍

1973年5月15日，美国国家标准局（现在美国国家标准技术研究所（NIST）在联邦注册报上发表一则启事，公开征集用来保护传输和静止存储中的计算机数据的密码算法，这一举措最终导致了数据加密标准DES的出现。

DES采用分组乘积密码体制，它是由IBM开发，是对早期被称为Lucifer 密码体制的改进。

DES在1975年3月17日首次在联邦记录中公布，而且声明对比算法征求意见。

到1977年2月15日拟议中的DES被采纳为“非密级”应用的一个联邦标准。

最初预期DES作为一个标准只能使用10~15年，然而，出于种种原因，可能是DES还没有受到严重的威胁，事实证明了DES要长寿得多。

在其被采用后，大约每隔5年被评审一次。

DES的最后一次评审是在1999年1月。

但是，随着计算机计算能力的提高，由于DES的密钥过短，仅有56位，对DES的成功攻击也屡见报端。

例如：1999年1月，RSA数据安全公司宣布：该公司所发起的对56位DES的攻击已经由一个称为电子边境基金（EFF）的组织，通过互联网上的100000台计算机合作在22小时15分钟内完成。

在这种情况下，对于替代DES的要求日益增多。

最终，NIST于1997年发布公告，征集新的数据加密标准作为联邦信息处理标准以代替DES。

新的数据加密标准称为AES，关于AES的讨论将放在后面的4.5节。

尽管如此，DES的出现是现代密码学历史上非常重要的事件。

它对于我们分析掌握分组密码的基本理论与设计原理仍然具有重要的意义。

4.1.1DES算法描述DES是一个16轮的Feistel型结构密码，它的分组长度为64比特，用一个56比特的密钥来加密一个64比特的明文串，输出一个64比特的密文串。

其中，使用密钥为64比特，实用56比特，另8位用作奇偶校验。

加密的过程是先对64位明文分组进行初始置换，然后分左、右两部分分别经过16轮迭代，然后再进行循环移位与变换，最后进行逆变换得出密文。

加密与解密使用相同的密钥，因而它属于对称密码体制。

des算法密文长度

des算法密文长度
DES算法是一种对称密钥密码算法，其密文长度为标题。

DES算法是一种经典的加密算法，广泛应用于网络安全和数据保护领域。

DES算法采用了分组密码的方式，将明文分成固定长度的块，然后对每个块进行加密。

DES算法的核心是轮函数，通过重复应用轮函数来实现加密和解密的过程。

在DES算法中，密钥长度为56位，但实际上只有48位用于加密过程中的轮函数。

DES算法的加密过程包括初始置换、16轮迭代和最终置换。

初始置换将明文块进行重排，最终置换将加密后的数据重新排列。

DES算法的安全性来自于其密钥长度和迭代次数。

由于DES算法的密钥长度较短，因此可以通过枚举所有可能的密钥来进行破解。

为了增强DES算法的安全性，通常会采用三重DES算法（3DES），即对明文进行三次加密。

然而，随着计算机技术的发展，DES算法的密钥长度逐渐变得不安全。

为了应对这一问题，人们逐渐采用了更安全的加密算法，如AES算法。

AES算法是DES算法的继任者，其密钥长度可以是128位、192位或256位，迭代次数也更多。

相比之下，AES算法更加安全可靠，被广泛应用于各个领域。

除了AES算法外，还有其他一些加密算法，如RSA算法、椭圆曲线密码算法等。

这些算法在不同的应用场景下具有不同的优势和特点。

DES算法是一种经典的加密算法，虽然在现代密码学中已经不再安全，但其仍然具有重要的历史意义。

通过了解DES算法，我们可以更好地理解密码学的发展和演变过程，为网络安全提供更好的保护。