《对称密码算法》PPT课件
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《对称密钥密码》PPT课件
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• 密码流的未来? – 密码学家Shamir: “密码流已步入死亡-the death of stream ciphers”-2004 – 或许太夸张…但分组密码是现今主流
对称密钥密码
11
分组密码 Block Ciphers
对称密钥密码
12
(Iterated) 分组密码（迭代）
• 密文和明文均是固定长度的分组(block) • 通过若干轮使用轮函数(round function)迭代产生密文 • 轮函数的输入由前一轮的输出和密钥组成 • 分别设计一个安全的分组密码或者一个高速的算法不难，但既安全又高效的算法
举更为有效的攻击方法
对称密钥密码
18
DES的分析
• DES是一种Feistel原理的密码系统（将明文分为两部分， 然后迭代）
– 64位为一个分段 – 56位长的密钥 – 经过16论迭代 – 每步迭代采用48位长的子密钥(?)
• 每步迭代很简单 • 安全性主要取决于“S盒”
– 每个S盒将6位映射为4位
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
00 | 1110 0100 1101 0001 0010 1111 1011 1000 0011 1010 0110 1100 0101 1001 0000 0111
密码技术基础知识ppt课件
19
公钥基础设施
PKI系统组成
证书发布系统 证书发布系统负责证书的发放，如可以通过用户自己
，或是通过目录服务器发放。目录服务器可以是一个组织中现 存的，也可以是PKI方案中提供的。
20
公钥基础设施
PKI的应用
PKI的应用非常广泛，包括应用在web服务器和浏览器 之间的通信、电子邮件、电子数据交换(EDI)、在Intenet上的 信用卡交易和虚拟私有网(VPN)等。
对称加密算法相比非对称加密算法来说，加解密的效率要高得 多。但是缺陷在于对于秘钥的管理上，以及在非安全信道中通讯时， 密钥交换的安全性不能保障。所以在实际的网络环境中，会将两者混 合使用。
12
目录
公钥基础设施
简介 PKI系统组成 PKI的应用
13
公钥基础设施
简介
PKI是“Public Key Infrastructure”的缩写，意为“公钥基础 设施”。简单地说，PKI技术就是利用公钥理论和技术建立的提供信息 安全服务的基础设施。公钥体制是目前应用最广泛的一种加密体制， 在这一体制中，加密密钥与解密密钥各不相同，发送信息的人利用接 收者的公钥发送加密信息，接收者再利用自己专有的私钥进行解密。 这种方式既保证了信息的机密性，又能保证信息具有不可抵赖性。
26
数字摘要技术
数字摘要的常用技术
4、Base64 Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法 ，由于2的6次方等于64，所以每6位为一个单元，对应摸个可打印字 符，三个娭毑有24位，，对应4个Base64单元，即三个字节需要用4个 打印字符来表示。
27
数字摘要技术
数字摘要的应用
40
密钥管理技术
密钥的分配
公钥基础设施
PKI系统组成
证书发布系统 证书发布系统负责证书的发放，如可以通过用户自己
，或是通过目录服务器发放。目录服务器可以是一个组织中现 存的，也可以是PKI方案中提供的。
20
公钥基础设施
PKI的应用
PKI的应用非常广泛，包括应用在web服务器和浏览器 之间的通信、电子邮件、电子数据交换(EDI)、在Intenet上的 信用卡交易和虚拟私有网(VPN)等。
对称加密算法相比非对称加密算法来说，加解密的效率要高得 多。但是缺陷在于对于秘钥的管理上，以及在非安全信道中通讯时， 密钥交换的安全性不能保障。所以在实际的网络环境中，会将两者混 合使用。
12
目录
公钥基础设施
简介 PKI系统组成 PKI的应用
13
公钥基础设施
简介
PKI是“Public Key Infrastructure”的缩写，意为“公钥基础 设施”。简单地说，PKI技术就是利用公钥理论和技术建立的提供信息 安全服务的基础设施。公钥体制是目前应用最广泛的一种加密体制， 在这一体制中，加密密钥与解密密钥各不相同，发送信息的人利用接 收者的公钥发送加密信息，接收者再利用自己专有的私钥进行解密。 这种方式既保证了信息的机密性，又能保证信息具有不可抵赖性。
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数字摘要技术
数字摘要的常用技术
4、Base64 Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法 ，由于2的6次方等于64，所以每6位为一个单元，对应摸个可打印字 符，三个娭毑有24位，，对应4个Base64单元，即三个字节需要用4个 打印字符来表示。
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数字摘要技术
数字摘要的应用
40
密钥管理技术
密钥的分配
04对称加密44页PPT
第4章 对称密码的其他理论
4.1 多重加密与三重DES算法 4.2 分组密码的工作模式 4.3 其他分组密码简介 4.4 流密码简介
4.1多重加密与三重DES算法
• DES的56位密钥是不安全的，一种改进 的方法就是多重加密。
• 多重加密是将一个加密算法多次使用的 技术
双重DES和三重DES
• 双重DES (Double DES)
– CFB也是上下文相关的，CFB模式下，传 输过程中密文的错误会影响后面的解密(错 误扩散)。
分组密码的操作方式
• 输出反馈模式 （Output Feedback ）
– 和CFB相似，不过OFB用的是前一个n 位密文输出分组反馈回移位寄存器。
分组密码的操作方式
• 输出反馈模式 （Output Feedback ）
• 还有一些常用的分组密码，例如 IDEA,AES, BLOWFISH,CAST-128等等。
使用两个密钥的三重DES
• 因此，应该使用三重 DES。
• 使用两个密钥的3DES
C=E(K1,D(K2, E(K1,P)))
• 中间使用解密算法是为 了兼容单次DES。当 KDE1=SK。2时，退化为单次
• 没有已知可行的攻击 • ANSI X9.17 和ISO8732
采用
已知明文攻击，时间代价太大
分组密码的操作方式
分组密码的操作方式
• 电子密码本模式（Electronic Codebook ）
– 相同的明文将永远加密成相同的密文。 – 容易受到密码分析攻击。 – 适合于传输数据较少的情况，比如传送加
密密钥。
分组密码的操作方式
• 密码分组链接模式 （Cipher Block Chaining ）
4.1 多重加密与三重DES算法 4.2 分组密码的工作模式 4.3 其他分组密码简介 4.4 流密码简介
4.1多重加密与三重DES算法
• DES的56位密钥是不安全的，一种改进 的方法就是多重加密。
• 多重加密是将一个加密算法多次使用的 技术
双重DES和三重DES
• 双重DES (Double DES)
– CFB也是上下文相关的，CFB模式下，传 输过程中密文的错误会影响后面的解密(错 误扩散)。
分组密码的操作方式
• 输出反馈模式 （Output Feedback ）
– 和CFB相似，不过OFB用的是前一个n 位密文输出分组反馈回移位寄存器。
分组密码的操作方式
• 输出反馈模式 （Output Feedback ）
• 还有一些常用的分组密码，例如 IDEA,AES, BLOWFISH,CAST-128等等。
使用两个密钥的三重DES
• 因此，应该使用三重 DES。
• 使用两个密钥的3DES
C=E(K1,D(K2, E(K1,P)))
• 中间使用解密算法是为 了兼容单次DES。当 KDE1=SK。2时，退化为单次
• 没有已知可行的攻击 • ANSI X9.17 和ISO8732
采用
已知明文攻击，时间代价太大
分组密码的操作方式
分组密码的操作方式
• 电子密码本模式（Electronic Codebook ）
– 相同的明文将永远加密成相同的密文。 – 容易受到密码分析攻击。 – 适合于传输数据较少的情况，比如传送加
密密钥。
分组密码的操作方式
• 密码分组链接模式 （Cipher Block Chaining ）
对称加密ppt
① (K0,K1,K2,K3)=(MK0⊕FK0,MK1⊕FK1,MK2⊕FK2,MK3⊕FK3) ② For i=0，1…,30，31 Do
rki= Ki+4= Ki⊕T’(Ki+1 ⊕Ki+2 ⊕ Ki+3 ⊕ CKi) • 说明：T’ 变换与加密函数中的T 基本相同，只将其中的线
性变换L 修改为以下：L’
3
2021/3/1
Ch3(2)-对称加密技术
4
SMS4加密
• 1. 基本运算
：表示32比特异或运算
i：表示32比特循环左移i位
• 2. SMS4每轮结构
上一轮的数据 (X i1, X i , X i1, X i2 )，i=1,2…32。循环左移32位 后经过加密函数（轮函数），得左移后最后32位数据
32 个固定参数CKi，i=0,1,2…31，其16进制表示
00070e15, 1c232a31, 383f464d, 545b6269, 70777e85, 8c939aa1, a8afb6bd, c4cbd2d9, e0e7eef5, fc030a11, 181f262d, 343b4249, 50575e65, 6c737a81, 888f969d, a4abb2b9, c0c7ced5, dce3eaf1, f8ff060d, 141b2229, 30373e45, 4c535a61, 686f767d, 848b9299, a0a7aeb5, bcc3cad1, d8dfe6ed, f4fb0209, 10171e25, 2c333a41, 484f565d, 646b7279 产生规则：CKij= (4i+j)×7（mod 256） ，i=0,1,2…31,j=0,1,…3 。
rki= Ki+4= Ki⊕T’(Ki+1 ⊕Ki+2 ⊕ Ki+3 ⊕ CKi) • 说明：T’ 变换与加密函数中的T 基本相同，只将其中的线
性变换L 修改为以下：L’
3
2021/3/1
Ch3(2)-对称加密技术
4
SMS4加密
• 1. 基本运算
：表示32比特异或运算
i：表示32比特循环左移i位
• 2. SMS4每轮结构
上一轮的数据 (X i1, X i , X i1, X i2 )，i=1,2…32。循环左移32位 后经过加密函数（轮函数），得左移后最后32位数据
32 个固定参数CKi，i=0,1,2…31，其16进制表示
00070e15, 1c232a31, 383f464d, 545b6269, 70777e85, 8c939aa1, a8afb6bd, c4cbd2d9, e0e7eef5, fc030a11, 181f262d, 343b4249, 50575e65, 6c737a81, 888f969d, a4abb2b9, c0c7ced5, dce3eaf1, f8ff060d, 141b2229, 30373e45, 4c535a61, 686f767d, 848b9299, a0a7aeb5, bcc3cad1, d8dfe6ed, f4fb0209, 10171e25, 2c333a41, 484f565d, 646b7279 产生规则：CKij= (4i+j)×7（mod 256） ，i=0,1,2…31,j=0,1,…3 。
对称加密原理ppt课件
密码编码系统分类
保密内容 密钥数量 明文处理的方式
18
密码算法分类
受限制的（restricted)算法
算法的保密性基于保持算法的秘密
基于密钥（key-based)的算法
算法的保密性基于对密钥的保密
19
密码算法分类
对称密码算法（symmetric cipher)
• 加密密钥和解密密钥相同，或实质上等同，即从一个易于推出另一个 • 加密系统称为对称加密、或单密钥加密、密钥加密、常规加密
保密的科学.
密码编码学(Cryptography): 主要研究对信
息进行编码,实现对信息的隐蔽.
密码分析学(Cryptanalytics):主要研究加密
消息的破译或消息的伪造.
12
基本概念
明文（Plaintext）：消息的初始形式； 密文（CypherText）：加密后的形式 记：
明文记为P且P为字符序列或二进制， P=[P1,P2,…,Pn] 密文记为C且C为字符序列或二进制, C=[C1,C2,…,Cn] 明文和密文之间的变换记为 C=E(P)及P=D(C) 其中 C表示密文，E为加密算法；P为明文，D为解密算法 我们要求密码系统满足：P=D(E(P))
4
第1阶段－古典密码
Phaistos圆盘，一种直径约为160mm的CretanMnoan粘土圆盘，始于公元前17世纪。表面有明 显字间空格的字母，至今还没有破解。
5
20世纪早期密码机
6
第1阶段－古典密码
1883年Kerchoffs第一次明确提出了编码的原则：加
密算法应建立在算法的公开不影响明文和密钥的安 全。
钥必须保密,又称私人密钥（private key)私钥，简称私钥
Chapter4 对称密码 PPT课件
2019/7/29
西安电子科技大学计算机学院
14
The AES Cipher - Rijndael
designed by Rijmen-Daemen in Belgium has 128/192/256 bit keys, 128 bit data an iterative rather than feistel cipher
Chapter 4
对称密码
DES？
继续加强DES：2DES、3DES 寻找替代性算法
2019/7/29
西安电子科技大学计算机学院
2
三重DES算法
2DES 3DES
2019/7/29
西安电子科技大学计算机学院
3
2DES？
2DES？
C = EK2(EK1(P))＝ EK3(P)？
说明：第二步用解密运算，可适应单DES，即 当k2 ＝ k1时，3DES＝1DES
安全性：目前无可行攻击方法
应用：较多，如密钥管理标准ANSI X9.17和ISO 8732。
2019/7/29
西安电子科技大学计算机学院
5
2019/7/29
西安电子科技大学计算机学院
6
使用三个密钥的3DES
2019/7/29
西安电子科技大学计算机学院
13
AES Shortlist
after testing and evaluation, shortlist in Aug-99:
MARS (IBM) - complex, fast, high security margin RC6 (USA) - v. simple, v. fast, low security margin Rijndael (Belgium) - clean, fast, good security margin Serpent (Euro) - slow, clean, v. high security margin Twofish (USA) - complex, v. fast, high security margin
对称密码学
(2) 异或。扩展后的 48 位输出 E(Ri) 与压 缩后的 48 位密钥 Ki 作异或运算。
(3) S 盒替代。将异或得到的 48 位结果分 成八个 6 位的块 , 每一块通过对应的一个 S盒产生一个 4 位的输出。
S 盒的具体置换过程为 : 某个 Si 盒的 6 位输入 的第 1 位和第 6 位形成一个 2 位的二进制数从 0-3, 对应表中的某一行 : 同时 , 输入的中间 4 位构成 4 位二进制数 0-15 对应表中的某一列。 例如 , 第 8 个 S 盒的输入为 001011 , 前后 2 位形成的二进制数为 01, 对应第 8 个 S 盒的第 1 行 : 中间 4 位为 0101, 对应同一S盒的第 5 列。从表 2-6 中可得 S8 盒的第 1 行第 5 列的 数为 3, 于是就用 0011 代替原输入001011。
表2-3每轮移动的位数
轮 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 数 位1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 数
移动后 , 将两部分合并成 56 位后通过压缩置换 PC-2 后得到 48 位子密钥 , 即 Kj=PC-2(CjDj)。 压缩置换如表 2-4 所示
2.获取子密钥Kj
DES加密算法的密钥长度为56位,但一般表示为 64位,其中,每个第8位用于奇偶校验。在DES加密 算法中,将用户提供的64位初始密钥经过一系列的 处理 得到K1, K2,…, K16,分别作为1-16轮运算的 16个子密钥。首先,将64位密钥去掉8个校验位,用 密钥置换PC-1置换剩下的56位密钥;再将56位分成
在现代密码学中,所有算法的安全性都要求基 于密钥的安全性, 而不是基于算法细节的安 全性。也就是说, 只要密钥不公开, 即使算 法公开并被分析, 不知道密钥的人也无法理 解你所加密过的消息。
《对称密钥密码体系》PPT课件
（2）已知明文攻击 密码分析者已知的内容包括一个或多个明文-密文对以及截获的待解密密文。明
文-密文对被事先搜集。
Network and Information Security
（3）选择明文攻击 与已知明文攻击类似，不同点在于选择明文攻击的密码分析者可以自己 选定明文消息，并知道其对应的密文。
Network and Information Security
注意：Ke和Kd可以相同，也可以不同。
所有算法的安全性都基于密钥的安 全性，而不是基于算法细节的安全 性。
无数的事实已经证明，只有公开的 算法才是安全的。
Network and Information Security
2.1.3 对称密钥密码和非对称密钥 密码
基于密钥的算法通常有两类：对称算法和非对称算法。 对称算法有时又叫传统密码算法，就是加密密钥能够从解密密钥中容易地推
大使密冯码·技伯术恩是托一夫门发古出老的的加技密术电。报公。元前1世纪，著名的凯撒（Caesar)密码被 电用报于内高容卢建战议争与中墨，西这哥是结一成种对简抗单美易国行的的军单事字联母盟替，代但密被码英。国40号办公室情报机 关截20获世。纪英，国第通一过次外世交界部大将战电进报行全到文关交键给时美刻国，总英统国并破约译定密该码电的报专是门美机国构自“己4截0 获号并房破间译”的利。用缴获的德国密码本破译了著名的“齐默尔曼”电报，促使美国 放弃中立参战，改变了战争进程。
Network and Information Security
2.1 密码学原理 2.1.1 密码学的基本原理 1. 密码学的发展简史
早在四千多年以前，古埃及人就开始使用密码技术来保密要传递的消息。
一直到第一次世界大战前，密码技术的进展很少见诸于世，直到1918年， William F.Friedman的论文“The Index of Coincidence and Its Applications in Cryptography”（重合指数及其在密码学中的应用）发表时，情况才有所好转。
对称密码体制PPT课件
64比特
左移j比特
….
明文：0000000000000001 密钥： 22234512987ABB23 密文：0A4ED5C15A63FEA3
2）完全效应 指密文中的每个比特都由明文的许多比特决定。由
DES中的扩展和S盒产生的扩散和混淆作用表明了强烈的 完全效应。
2、设计标准 （1）S盒的设计
• 每一行的元素都是从0-15的置换。 • S盒是非线性的。 • 如果改变输入的一个比特，输出中的两个或更多比特会改变。 • 如果一个S盒的两个输入只有中间两个比特不同（第3和第4个比特），输出中至少有两个比特
P=DK1(DK2(C))
2.三重DES（以被广泛采用）
优点：能对付中途攻击。密钥长度为168bit
即用两个56位的 密钥K1、K2，发 送方用K1加密， K2解密，再使用 K1加密。接收方 则使用K1解密， K2加密，再使用 K1解密，其效果 相当于将密钥长 度加倍。
5 应用模式
电子密码本 ECB (electronic codebook
由于DES算法完全公开，其安全性完全依赖于对密钥的保护，必须有可 靠的信道来分发密钥。如采用信使递送密钥等。因此，它不适合在网络 环境下单独使用。
4 DES的变形
1.两重DES
双重DES密钥长度 为112bit,密码强 度似乎增强了一 倍，但问题并非 如此。
C=EK2(EK1(P))
双重DES易 受中途攻击
在每轮开始将输入的64比特数据分 成左、右长度相等的两半，将右半 部分原封不动地作为本轮输出的64 比特数据的左半部分，同时对右半 部分进行一系列的变换，即用轮函 数作用右半部分，然后将所得结果 （32比特数据）与输入数据的左半 部分进行逐位异或，将所得数据作 为本轮输出的64比特数据的右半部 分。
课题15对称加密算法及其应用PPT课件
密文 用K3加密
密文
三、其他常用的对称加密算法
11
IDEA算法
IDEA（（Internation Data Encryption Algorithm ））数据加密算法是由瑞士联邦技术学院的 中国学者来学嘉博士和著名的密码专家 James L. Massey 于1990年联合提出的PES(建议标 准算法称作PES( Proposed Encryption Standard) )，91年修订，92公布细节并更名为IDEA。
基于1997年的技术统计分析的攻击结果）
破解所需 攻击者 平均时间 类型 个人攻击 小组攻击 院、校网络攻击 大公司 军事情报机构
密钥长度
40
数周
数日
数时
数毫秒
数微秒
56
数百年 数十年
数年
数小时
数秒钟
64
数千年 数百年
数十年
数日
数分钟
80
不可能 不可能
不可能
数百年
数百年
128
不可能 不可能
不可能
不可能
1997年9月12日，美国联邦登记处公布了正式 征集AES候选算法的通告。作为进入AES候 选过程的一个条件，开发者承诺放弃被选中 算法的知识产权。
对AES的基本要求是：比三重DES快、至少 与三重DES一样安全、数据分组长度为128比 特、密钥长度为128/192/256比特。
12
AES算法（2）
在密钥控制下 16轮迭代
交换左右32比特 初始逆置换IP-1 输出64比特密文数据
二、数据加密标准DES
9
DES的破译
DES使用56位密钥对64位 的数据块进行加密，并对 64位的数据块进行16轮编 码。在1977年，人们估计 要耗资两千万美元才能建 成一个专门计算机用于 DES的解密，而且需要12 个小时的破解才能得到结 果。所以，当时DES被认 为是一种十分强壮的加密 方法。
密文
三、其他常用的对称加密算法
11
IDEA算法
IDEA（（Internation Data Encryption Algorithm ））数据加密算法是由瑞士联邦技术学院的 中国学者来学嘉博士和著名的密码专家 James L. Massey 于1990年联合提出的PES(建议标 准算法称作PES( Proposed Encryption Standard) )，91年修订，92公布细节并更名为IDEA。
基于1997年的技术统计分析的攻击结果）
破解所需 攻击者 平均时间 类型 个人攻击 小组攻击 院、校网络攻击 大公司 军事情报机构
密钥长度
40
数周
数日
数时
数毫秒
数微秒
56
数百年 数十年
数年
数小时
数秒钟
64
数千年 数百年
数十年
数日
数分钟
80
不可能 不可能
不可能
数百年
数百年
128
不可能 不可能
不可能
不可能
1997年9月12日，美国联邦登记处公布了正式 征集AES候选算法的通告。作为进入AES候 选过程的一个条件，开发者承诺放弃被选中 算法的知识产权。
对AES的基本要求是：比三重DES快、至少 与三重DES一样安全、数据分组长度为128比 特、密钥长度为128/192/256比特。
12
AES算法（2）
在密钥控制下 16轮迭代
交换左右32比特 初始逆置换IP-1 输出64比特密文数据
二、数据加密标准DES
9
DES的破译
DES使用56位密钥对64位 的数据块进行加密，并对 64位的数据块进行16轮编 码。在1977年，人们估计 要耗资两千万美元才能建 成一个专门计算机用于 DES的解密，而且需要12 个小时的破解才能得到结 果。所以，当时DES被认 为是一种十分强壮的加密 方法。
《对称密钥密码体系》课件
《对称密钥密码体 系》PPT课件
目 录
• 对称密钥密码体系概述 • 对称密钥密码体系的基本原理 • 对称密钥密码体系的分类 • 对称密钥密码体系的应用 • 对称密钥密码体系的挑战与解决方案 • 对称密钥密码体系的未来展望
01
对称密钥密码体系概述
定义与特点
定义
对称密钥密码体系是一种加密方式，使用相同的密钥进行加 密和解密。
分组密码
01
分组密码是一种对称密钥密码体系，它将明文分成 固定长度的块，然后对每个块进行加密。
02
分组密码的优点在于其安全性较高，能够抵御各种 攻击。
03
常见的分组密码算法包括DES、AES和IDEA。
块密码
01
块密码是一种对称密钥密码体系，它将明文分成固定
长度的块，然后对每个块进行独立的加密。
对称密钥密码体系的优点
对称密钥密码体系可以提供较高的身份认证安全性，因为 只有知道秘密密钥的用户才能通过认证。由于不需要在网 络中传输用户的敏感信息，对称密钥密码体系可以保护用 户的隐私。
对称密钥密码体系的局限性
对称密钥密码体系需要用户和服务器之间共享秘密密钥， 因此需要在安全的环境中传输和存储秘密信息。如果秘密 信息泄露或被篡改，身份认证的安全性将受到威胁。此外 ，对于大型网络环境，管理大量的共享秘密密钥是一项挑 战。
密体系。
02
对称密钥密码体系的基本 原理
加密算法
对称加密算法
加密和解密使用相同密钥的算 法。常见的对称加密算法有AES
、DES等。
加密过程
明文通过加密算法和密钥转换 成密文，这一过程由发送方执 行。
解密过程
密文通过解密算法和相同的密 钥还原成明文，这一过程由接 收方执行。
目 录
• 对称密钥密码体系概述 • 对称密钥密码体系的基本原理 • 对称密钥密码体系的分类 • 对称密钥密码体系的应用 • 对称密钥密码体系的挑战与解决方案 • 对称密钥密码体系的未来展望
01
对称密钥密码体系概述
定义与特点
定义
对称密钥密码体系是一种加密方式，使用相同的密钥进行加 密和解密。
分组密码
01
分组密码是一种对称密钥密码体系，它将明文分成 固定长度的块，然后对每个块进行加密。
02
分组密码的优点在于其安全性较高，能够抵御各种 攻击。
03
常见的分组密码算法包括DES、AES和IDEA。
块密码
01
块密码是一种对称密钥密码体系，它将明文分成固定
长度的块，然后对每个块进行独立的加密。
对称密钥密码体系的优点
对称密钥密码体系可以提供较高的身份认证安全性，因为 只有知道秘密密钥的用户才能通过认证。由于不需要在网 络中传输用户的敏感信息，对称密钥密码体系可以保护用 户的隐私。
对称密钥密码体系的局限性
对称密钥密码体系需要用户和服务器之间共享秘密密钥， 因此需要在安全的环境中传输和存储秘密信息。如果秘密 信息泄露或被篡改，身份认证的安全性将受到威胁。此外 ，对于大型网络环境，管理大量的共享秘密密钥是一项挑 战。
密体系。
02
对称密钥密码体系的基本 原理
加密算法
对称加密算法
加密和解密使用相同密钥的算 法。常见的对称加密算法有AES
、DES等。
加密过程
明文通过加密算法和密钥转换 成密文，这一过程由发送方执 行。
解密过程
密文通过解密算法和相同的密 钥还原成明文，这一过程由接 收方执行。
《对称加密算法》课件
AES算法
高级加密标准（AES）是 一种对称加密算法，使用 128位、192位或256位密 钥，具有较高的安全性和 性能。广泛应用于各领域。
Blowfish算法
Blowfish算法是一种高速、 灵活的对称加密算法，使 用32位到448位密钥。由 于其安全性和效率，被广 泛应用在许多领域。
对称加密算法的应用
结语
对称加密算法具有加密速度快、适用于大规模数据加密等优点，但也存在密 钥管理的局限性。对称加密算法的发展仍在继续，为保障信息安全提供更多 解决方案。
《对称加密算法》PPT课 件
对称加密算法是一种常见的加密技术，本课件将介绍对称加密算法的定义、 流程、常见算法和应用，与非对称加密算法进行比较，以及对称加密算法的 发展趋势。
什么是对称加密算法
对称加密算法是一种加密技术，使用相同的密钥进行加密和解密。它的流程 包括密钥生成、数据加密和数据解密。
对称加密算法的流程
1 加密通信
对称加密算法用于保护通信中的敏感信息，例如电子邮箱、即时通讯和互联网传输。
2 文件加密
对称加密算法用于保护文件的隐私和机密性，例如加密存储在计算机硬盘上的文件。
3 数据库加密
对称加密算法用于加密数据库中的敏感数据，例如用户个人信息和金融数据。
对称加密算法与非对称加密算法的比较
安全性比较
1
加密流程
1. 生成密钥
2. 将明文与密钥进行加密运算
3. 得到密文
2
解密流程
1. 使用相同的密钥对密文进行解密运算
2. 得到明文
3
对称加密算法的优缺点
优点：加密速度快，适用于大规模的数据加密。
缺点：密钥的安全性依赖于密钥的交换和管理。
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• 得到diffusion的途径
• 乘加(MA)结构
• 实现上的考虑 • 软件和硬件实现上的考虑
IDEA加密 算法
IDEA每一轮
IDEA输出变换阶段
IDEA的子密钥
BLOWFISH算法
• 作者为Bruce Schneier • BLOWFISH算法特点
• 采用了Feistel结构，16轮 • 快速：18时钟周期一个字节 • 紧凑：消耗不到5k内存 • 简单：结构简单，易于实现和判定算法强度 • 安全性可变：通过选择不同的密钥长度选择不同的安全级别。从32位到32*14=448
• 虽然目前还没有针对两个密钥三重DES的实用攻击 方法。但对两个密钥三重DES的攻击有一些设想， 以这些设想为基础将来可能设计出更成功的攻击 技术。
三密钥的三重DES （Triple DES with Three Keys)
• C=EK3(DK2(EK1(P))) P=DK1(EK2( DK3(C)))
位不等 • 子密钥产生过程复杂，一次性
BLOWFISH的加密和解密操作
BLOWFISH的加密伪代码
for i = 1 to 16 do REi = LEi-1 XOR Pi; LEi = F[REi] XOR REi-1;
LE17 = RE16 XOR P18; RE17 = LE16 XOR P17;
。
• 直到1992年才有人证明了这个结果。
中途(meet-in-the-middle)攻击
C = EK2(EK1(P)) X = EK1(P) = DK2(C) • 给定明文密文对(P,C)
对所有256个密钥,加密P,对结果排序 对所有256个密钥,解密C,对结果排序
• 逐个比较,找出K1,K2使得EK1(P) = DK2(C)
对双重DES的中途攻击的分析
• 给定一个明文P，经二重DES加密有264个可能的密文 。而二重DES所用密钥的长度应是112 bits，所以 选择密钥有2112个可能性。于是对给定一个明文P加 密成密文有2112/264=248种可能。给定两个明密文对 ,虚警率降为248-64=2-16。换句话说，对已知2个明文 -密文对的中途攻击成功的概率为1-2-16。
• 攻击用的代价{加密或解密所用运算次数} ≦2 2
56
需要大量的存储器: 256 64=1017字节。
三重DES的四种模型
• DES-EEE3：三个不同密钥，顺序使用三次加密 算法
• DES-EDE3：三个不同密钥，依次使用加密-解 密-加密算法
• DES-EEE2：K1=K3，同上 • DES-EDE2：K1=K3，同上
• 与Feistel分组密钥算法不同，每一步的两个部分都参与 运算，不是简单的传递。
• 密钥变长带来灵活性。 • 速度快，在同类算法中相比较是最快的。
RC5加密算法
• 作者为Ron Rivest， 1994设计、1995公开 • 算法特点
• 三个参数 • 参数w：表示字长，RC5加密两字长分组，可用值为16、32、64 • 参数r：表示轮数，可用值0,1,…,255 • 参数b：表示密钥K的字节数，可用值0,1,…,255
• 加密强度 • 易实现性 • 强化了抗差分分析的能力。
IDEA算法特点
• 64位分组,128位密钥 • 运算: XOR ,模216（65536）加 ,模 (216+1)（65537）• 乘 • 三种运算均不满足分配律与结合律 • 有大量弱密钥 • 难以直接扩展到128位块
IDEA设计思想
• 得到confusion的途径 • 按位异或 • 以216(65536)为模的加法 • 以216+1 (65537)为模的乘法 • 互不满足分配律、结合律
三密钥的三重DES分析
• 密钥的有效长度为168位。 • 与DES的兼容性可以通过令K3=K2或K1=K2得到。 • 许多基于Internet的应用里用到：PGP和S/MIME。
IDEA算法
• 1990年瑞士联邦技术学院的来学嘉和Massey提出，91年修订，92公布细节。 n 设计目标从两个方面考虑
BLOWFISH算法单个循环的细节
BLOWFISH算法讨论
• BLOWFISH算法可能是最难攻破的传统加密算法，因为S-B OX密钥相关。
• 算法本身的特点 • 由于子密钥和S-BOX产生需要执行521个BLOWFISH加密 算法，所以不适合于密钥频繁变化的应用场合 • 子密钥和S-BOX产生可以保存起来
双密钥的三重DES （Triple DES with Two Keys)
• C=EK1(DK2(EK1(P))) P=DK1(EK2( DK1(C)))
ห้องสมุดไป่ตู้ 对双密钥的三重DES的分析-i
• 该模式由IBM设计, 可与常规加密算法兼容。 • 这种替代DES的加密较为流行并且已被采纳用于密钥管理标准（The Key Manager
• 从直观上看，上面的假设不可能为真。因为DES的加密
事实上就是做一个从64比特分组到一个64分组的置换
， 而64比特分组共有264可能的状态，因而可能的置换
个数为
2 ! 10 64
347380000000000000000
101020
• 另一方面， DES的每个密钥确定了一个置换，因而总
的置换个数为 256 1017
Standards ANSX9.17和ISO8732)。 • 交替使用K1和K2可以抵抗中间相遇攻击.
对双密钥的三重DES的分析-ii
• 到目前为止，还没有人给出攻击三重DES的有效方 法。对其密钥空间中密钥进行蛮干搜索，那么由 于空间太大为2112=5×1033，这实际上是不可行的 。若用差分攻击的方法，相对于单一DES来说复杂 性以指数形式增长，要超过1052。
第四章 对称密码算法
• 三重DES • IDEA加密 • 先进对称分组密码的特点 • AES
双重DES C = EK2(EK1(P)) P = DK1(DK2(C) )
双重DES的讨论
• 假设对于 DES和所有56比特密钥，给定任意两个密钥K 1和K2，都能找到一个密钥K3使得EK2(EK1(P)) = EK3 (P) 。如果这个假设是事实，则DES的两重加密或者多重加 密都将等价于用一个56比特密钥的一次加密。
• 乘加(MA)结构
• 实现上的考虑 • 软件和硬件实现上的考虑
IDEA加密 算法
IDEA每一轮
IDEA输出变换阶段
IDEA的子密钥
BLOWFISH算法
• 作者为Bruce Schneier • BLOWFISH算法特点
• 采用了Feistel结构，16轮 • 快速：18时钟周期一个字节 • 紧凑：消耗不到5k内存 • 简单：结构简单，易于实现和判定算法强度 • 安全性可变：通过选择不同的密钥长度选择不同的安全级别。从32位到32*14=448
• 虽然目前还没有针对两个密钥三重DES的实用攻击 方法。但对两个密钥三重DES的攻击有一些设想， 以这些设想为基础将来可能设计出更成功的攻击 技术。
三密钥的三重DES （Triple DES with Three Keys)
• C=EK3(DK2(EK1(P))) P=DK1(EK2( DK3(C)))
位不等 • 子密钥产生过程复杂，一次性
BLOWFISH的加密和解密操作
BLOWFISH的加密伪代码
for i = 1 to 16 do REi = LEi-1 XOR Pi; LEi = F[REi] XOR REi-1;
LE17 = RE16 XOR P18; RE17 = LE16 XOR P17;
。
• 直到1992年才有人证明了这个结果。
中途(meet-in-the-middle)攻击
C = EK2(EK1(P)) X = EK1(P) = DK2(C) • 给定明文密文对(P,C)
对所有256个密钥,加密P,对结果排序 对所有256个密钥,解密C,对结果排序
• 逐个比较,找出K1,K2使得EK1(P) = DK2(C)
对双重DES的中途攻击的分析
• 给定一个明文P，经二重DES加密有264个可能的密文 。而二重DES所用密钥的长度应是112 bits，所以 选择密钥有2112个可能性。于是对给定一个明文P加 密成密文有2112/264=248种可能。给定两个明密文对 ,虚警率降为248-64=2-16。换句话说，对已知2个明文 -密文对的中途攻击成功的概率为1-2-16。
• 攻击用的代价{加密或解密所用运算次数} ≦2 2
56
需要大量的存储器: 256 64=1017字节。
三重DES的四种模型
• DES-EEE3：三个不同密钥，顺序使用三次加密 算法
• DES-EDE3：三个不同密钥，依次使用加密-解 密-加密算法
• DES-EEE2：K1=K3，同上 • DES-EDE2：K1=K3，同上
• 与Feistel分组密钥算法不同，每一步的两个部分都参与 运算，不是简单的传递。
• 密钥变长带来灵活性。 • 速度快，在同类算法中相比较是最快的。
RC5加密算法
• 作者为Ron Rivest， 1994设计、1995公开 • 算法特点
• 三个参数 • 参数w：表示字长，RC5加密两字长分组，可用值为16、32、64 • 参数r：表示轮数，可用值0,1,…,255 • 参数b：表示密钥K的字节数，可用值0,1,…,255
• 加密强度 • 易实现性 • 强化了抗差分分析的能力。
IDEA算法特点
• 64位分组,128位密钥 • 运算: XOR ,模216（65536）加 ,模 (216+1)（65537）• 乘 • 三种运算均不满足分配律与结合律 • 有大量弱密钥 • 难以直接扩展到128位块
IDEA设计思想
• 得到confusion的途径 • 按位异或 • 以216(65536)为模的加法 • 以216+1 (65537)为模的乘法 • 互不满足分配律、结合律
三密钥的三重DES分析
• 密钥的有效长度为168位。 • 与DES的兼容性可以通过令K3=K2或K1=K2得到。 • 许多基于Internet的应用里用到：PGP和S/MIME。
IDEA算法
• 1990年瑞士联邦技术学院的来学嘉和Massey提出，91年修订，92公布细节。 n 设计目标从两个方面考虑
BLOWFISH算法单个循环的细节
BLOWFISH算法讨论
• BLOWFISH算法可能是最难攻破的传统加密算法，因为S-B OX密钥相关。
• 算法本身的特点 • 由于子密钥和S-BOX产生需要执行521个BLOWFISH加密 算法，所以不适合于密钥频繁变化的应用场合 • 子密钥和S-BOX产生可以保存起来
双密钥的三重DES （Triple DES with Two Keys)
• C=EK1(DK2(EK1(P))) P=DK1(EK2( DK1(C)))
ห้องสมุดไป่ตู้ 对双密钥的三重DES的分析-i
• 该模式由IBM设计, 可与常规加密算法兼容。 • 这种替代DES的加密较为流行并且已被采纳用于密钥管理标准（The Key Manager
• 从直观上看，上面的假设不可能为真。因为DES的加密
事实上就是做一个从64比特分组到一个64分组的置换
， 而64比特分组共有264可能的状态，因而可能的置换
个数为
2 ! 10 64
347380000000000000000
101020
• 另一方面， DES的每个密钥确定了一个置换，因而总
的置换个数为 256 1017
Standards ANSX9.17和ISO8732)。 • 交替使用K1和K2可以抵抗中间相遇攻击.
对双密钥的三重DES的分析-ii
• 到目前为止，还没有人给出攻击三重DES的有效方 法。对其密钥空间中密钥进行蛮干搜索，那么由 于空间太大为2112=5×1033，这实际上是不可行的 。若用差分攻击的方法，相对于单一DES来说复杂 性以指数形式增长，要超过1052。
第四章 对称密码算法
• 三重DES • IDEA加密 • 先进对称分组密码的特点 • AES
双重DES C = EK2(EK1(P)) P = DK1(DK2(C) )
双重DES的讨论
• 假设对于 DES和所有56比特密钥，给定任意两个密钥K 1和K2，都能找到一个密钥K3使得EK2(EK1(P)) = EK3 (P) 。如果这个假设是事实，则DES的两重加密或者多重加 密都将等价于用一个56比特密钥的一次加密。