密码学基础DES
DES密码简介
DES密码是1977年由美国国家标准局公布的第一个分组密码。
20世纪五十年代，密码学研究领域出现了最具代表性的两大成就。
其中之一就是1971年美国学者塔奇曼（Tuchman）和麦耶（Meyer）根据信息论创始人香农（Shannon）提出的"多重加密有效性理论"创立的，后于1977年由美国国家标准局颁布的数据加密标准DES。
为了实现同一水平的安全性和兼容性，为此美国商业部所属国家标准局（ANBS）于1972年开始了一项计算机数据保护标准的发展规则。
于1973年开始研究除国防部外的其它部门的计算机系统的数据加密标准，为了建立适用于计算机系统的商用密码，于1973年5月和1974年8月先后两次向公众发出了征求加密算法的公告。
1973年5月13日的联邦记录（FR1973）中的公告，征求在传输和存储数据中保护计算机数据的密码算法的建议，这一举措最终导致了数据加密标准（DES）算法的研制。
征求的加密算法要达到的目的（通常称为DES 密码算法要求）主要为以下四点：1.提供高质量的数据保护，防止数据未经授权的泄露和未被察觉的修改；2.具有相当高的复杂性，使得破译的开销超过可能获得的利益，同时又要便于理解和掌握；3.DES密码体制的安全性应该不依赖于算法的保密，其安全性仅以加密密钥的保密为基础；4.实现经济，运行有效，并且适用于多种完全不同的应用。
测试系统将分布在各个节点的测试数据、测试设备通过计算机网络连接在一起，构成了一个集数据采集、传输、处理和应用的综合信息网络，人们从任何地点、在任何时间都可以方便快捷地远程控制和操作测量仪器，获取和传递测试信息(或数据)。
不仅实现了更多资源的共享，降低了组建测试系统的费用，而且通过计算机网络，重要的测试数据还可实现多机备份，提高了系统的可靠性。
但由于计算机网络本身的开放性和通信协议的安全缺陷也为测试网络带来了重大的安全隐患，威胁着测试网络的安全性和可靠性，同时也制约了网络化测试系统的普及应用。
chap9：密码学基本理论(DES)
DES加密算法一轮迭代的过程 加密算法一轮迭代的过程
加密： Li = Ri–1 Ri = Li–1 ⊕ F(Ri–1, Ki) 解密： Ri–1 = Li Li–1 = Ri ⊕ F(Ri–1, Ki)＝ Ri ⊕ F(Li , Ki)
单轮变换的详细过程
单轮操作结构
单轮变换的详细过程
函数F
Expansion: 32 -> 48 S-box: 6 -> 4 Permutation: 32 -> 32
DES
背景简介 1973年5月15日，NBS(现在NIST，美国国家标 准技术研究所)开始公开征集标准加密算法，并 公布了它的设计要求：
（1）算法必须提供高度的安全性 （2）算法必须有详细的说明，并易于理解 （3）算法的安全性取决于密钥，不依赖于算法 （4）算法适用于所有用户 （5）算法适用于不同应用场合 （6）算法必须高效、经济 （7）算法必须能被证实有效 （8）算法必须是可出口的
计算机安全
CH9：密码学基本理论 CH9：密码学基本理论
(DES)
内容提要
密码学基本知识 对称密码 非对称密码
密码学的发展历史
第1阶段：1949年以前。 第2阶段：从1949年到1975年。
标志：1949年Shannon发表的《保密系统的 信息理论》。
第3阶段：1976年至今。
标志：1976年Diffie和Hellman发表了《密码 学新方向》。
对称密码算法
DES IDEA AES
DES的基本构件 DES的基本构件
[Shannon49]指出每种现代对称加密算法都符 合两种基本运算方式（基本构件）：替换 (substitution)和扩散(diffusion) 。 替换：密文的内容是用不同的位和字节代替 了明文中的位和字节，尽可能使密文和加密密钥 间的统计关系复杂化，以阻止攻击者发现密钥。 扩散：在密文中将这些替换的位和字节转移 到不同的地方，尽可能使明文和密文间的统计关 系复杂化，以阻止攻击者推导出密钥。
密码学基础(一)常见密码算法分类
密码学基础（一）常见密码算法分类对称算法是指一种加密密钥和解密密钥相同的密码算法，也称为密钥算法或单密钥算法。
该算法又分为分组密码算法（Block cipher）和流密码算法（Stream cipher）。
•分组密码算法o又称块加密算法o加密步骤一：将明文拆分为 N 个固定长度的明文块o加密步骤二：用相同的秘钥和算法对每个明文块加密得到 N 个等长的密文块o加密步骤三：然后将 N 个密文块按照顺序组合起来得到密文•流密码算法o又称序列密码算法o加密：每次只加密一位或一字节明文o解密：每次只解密一位或一字节密文常见的分组密码算法包括 AES、SM1（国密）、SM4（国密）、DES、3DES、IDEA、RC2 等；常见的流密码算法包括 RC4 等。
•AES：目前安全强度较高、应用范围较广的对称加密算法•SM1：国密，采用硬件实现•SM4：国密，可使用软件实现•DES/3DES：已被淘汰或逐步淘汰的常用对称加密算法二、非对称密码算法（Asymmetric-key Algorithm）非对称算法是指一种加密密钥和解密密钥不同的密码算法，也称为公开密码算法或公钥算法。
该算法使用一个密钥进行加密，另一个密钥进行解密。
•加密秘钥可以公开，又称为公钥•解密秘钥必须保密，又称为私钥常见非对称算法包括 RSA、SM2（国密）、DH、DSA、ECDSA、ECC 等。
三、摘要算法（Digest Algorithm）算法是指将任意长度的输入消息数据转换成固定长度的输出数据的密码算法，也称为哈希函数、哈希函数、哈希函数、单向函数等。
算法生成的定长输出数据称为摘要值、哈希值或哈希值，摘要算法没有密钥。
算法通常用于判断数据的完整性，即对数据进行哈希处理，然后比较汇总值是否一致。
摘要算法主要分为三大类：MD（Message Digest，消息摘要算法）、SHA-1（Secure Hash Algorithm，安全散列算法）和MAC（Message Authentication Code，消息认证码算法）；另国密标准 SM3 也属于摘要算法。
密码学基础与应用
密码学基础与应用密码学是一门研究如何保证信息安全的学科。
在数字化的今天，信息的传输和存储已经成为我们日常生活中必不可少的一部分。
然而，随着技术的不断进步，信息安全面临着诸多威胁，如黑客攻击、数据泄露等。
密码学的基础理论和应用技术，为保障信息的机密性、完整性和可用性提供了有效的解决方案。
一、密码学的基础理论密码学的基础理论主要包括对称加密、非对称加密和哈希算法。
1. 对称加密对称加密是指发送方和接收方使用相同的密钥进行加密和解密操作。
常见的对称加密算法有DES、AES等。
在对称加密中，数据的加密和解密过程迅速而高效，但密钥的管理和分发较为困难。
2. 非对称加密非对称加密使用一对密钥，即公钥和私钥。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
非对称加密算法常用的有RSA、ECC等。
相比对称加密，非对称加密提供了更高的安全性，但加密和解密的过程相对较慢。
3. 哈希算法哈希算法是将任意长度的输入通过散列函数变换成固定长度的输出，常见的哈希算法有MD5、SHA-1、SHA-256等。
哈希算法主要用于验证数据的完整性和一致性，具备不可逆和唯一性的特点。
二、密码学的应用技术密码学的应用技术广泛应用于网络安全、电子支付、数字版权保护等领域。
1. 网络安全在网络通信中，密码学技术被广泛应用于保护数据的隐私和完整性。
比如，SSL/TLS协议使用非对称加密算法对通信双方进行身份认证，并使用对称加密算法对数据进行加密，确保通信的机密性和完整性。
2. 电子支付在电子支付领域，密码学技术能够确保交易的安全性。
支付过程中使用非对称加密算法对交易信息进行加密，防止黑客窃取银行账户信息和交易金额。
此外，数字签名技术的应用，也能够验证交易的真实性和完整性。
3. 数字版权保护对于数字版权保护，密码学技术可以实现数字内容的加密和解密。
通过对数字内容进行加密，只有获得授权的用户才能解密并获得内容，有效防止盗版和非法传播。
三、密码学的发展趋势随着计算机运算能力的提高和攻击手段的不断演进，密码学也在不断发展和改进。
密码学基础des简介
DES（Data Encryption Standard）是一种对称密钥加密算法，被广泛认为是密码学中最广为使用的加密算法之一。
它由IBM公司于1970年代初开发，并在1977年被美国联邦政府正式采用作为标准。
在密码学中，DES的使用56位的密钥对64位的数据块进行加密和解密操作。
DES加密过程中主要包括初始置换、16轮的Feistel加密、逆初始置换等步骤。
首先，将输入数据块进行初始置换，然后将数据块分成两半，分别为左半部分L0和右半部分R0。
接着，DES算法进行16轮的迭代。
在每一轮迭代中，右半部分R(i-1)经过扩展置换，然后与当前轮次的子密钥进行异或运算。
然后通过S盒置换、P盒置换等操作，得到新的右半部分Ri，并与左半部分Li-1进行异或运算，得到新的左半部分Li。
最后一轮迭代完成后，将左右两部分进行交换，然后进行逆初始置换，即可得到最终的加密结果。
然而，由于DES使用的56位密钥长度相对较短，它已经不能很好地抵抗暴力破解等攻击手段的威胁，因此目前更常用的对称加密算法包括AES（高级加密标准）等。
同时，需要注意的是，由于DES算法已经被认为不再安全，不建议在实际应用中使用。
密码基础算法知识点总结
密码基础算法知识点总结密码学是计算机科学的一个分支，主要研究数据的保护和安全性。
密码算法是密码学的一个重要组成部分，它用于数据加密和解密。
在信息安全领域中，密码算法被广泛应用于保护通信数据、网络数据、存储数据等方面。
密码算法的安全性直接影响着信息的保密性和完整性，并且也是信息安全的一个重要基础。
密码算法知识点总结如下：1. 对称加密算法对称加密算法也称为私钥加密算法，它使用一个密钥进行加密和解密过程。
常见的对称加密算法有DES、3DES、AES等。
对称加密算法的优点是加密和解密速度快，但密钥管理较为复杂，安全性较低。
2. DES算法DES算法是一种对称加密算法，采用56位密钥，有8位校验位，所以实际上是64位。
DES算法的加密过程主要包括初始置换、16轮迭代加密、逆初始置换三个步骤，解密过程与加密过程相反。
3. 3DES算法3DES算法是对DES算法的加强，它采用了三个相同或不同的密钥，对数据进行三次加密和解密。
3DES算法的安全性比DES算法更高。
4. AES算法AES算法是一种高级加密标准，采用对称加密算法，它的密钥长度支持128位、192位和256位。
AES算法的特点是安全性高、速度快。
5. 非对称加密算法非对称加密算法也称为公钥加密算法，它使用一对密钥进行加密和解密，其中一个为公钥，另一个为私钥。
常见的非对称加密算法有RSA、ElGamal、ECC等。
非对称加密算法的优点是密钥管理简单，安全性高，但加密和解密速度较慢。
6. RSA算法RSA算法是一种非对称加密算法，基于大数分解的数学难题。
RSA算法的安全性依赖于大数分解的困难性，目前还未有有效的算法可以快速有效地分解大数。
7. 数字签名数字签名是一种用于验证文件或数据完整性和来源的技术，它使用私钥对文件或数据进行签名，然后使用公钥对签名进行验证。
数字签名主要用于保护文件的完整性和防止抵赖。
8. 消息摘要算法消息摘要算法也称为哈希算法，它将任意长度的消息或文件转换为固定长度的摘要值。
DES加密算法原理
0 15 7 4 14 2 13 1 10 6 12 11 9 5 3 8
4 1 14 8 13 6 2 11 15 12 9 7 3 10 5 0
15 12 8 2 4 9 1 7 5 11 3 14 10 0 6 13
S[6]
12 1 10 15 9 2 6 8 0 13 3 4 14 7 5 11
10 15 4 2 7 12 9 5 6 1 13 14 0 11 3 8
9 14 15 5 2 8 12 3 7 0 4 10 1 13 11 6
4 3 2 12 9 5 15 10 11 14 1 7 6 0 8 13
2 右边32位f函数
2.1 E置换
2.2 与轮密钥XOR
2.3 S盒替换
2.4 P置换
2.5 和左边32位XOR
3 左右交换，最终变换final permutation
需要特别注意的是，最后一轮是不需要做左右交换这一部的。
DES( Data Encryption Standard)算法，于1977年得到美国政府的正式许可，是一种用56位密钥来加密64位数据的方法。DES算法以被应用于许多需要安全加密的场合。（如：UNIX的密码算法就是以DES算法为基础的）。下面是关于如何实现DES算法的语言性描述.
S[7]
4 11 2 14 15 0 8 13 3 12 9 7 5 10 6 1
13 0 11 7 4 9 1 10 Hale Waihona Puke 4 3 5 12 2 15 8 6
1 4 11 13 12 3 7 14 10 15 6 8 0 5 9 2
密码学—密码算法与协议
密码学—密码算法与协议密码学是研究如何保护信息安全的学科，它涵盖了密码算法和密码协议两个方面。
密码算法是密码学的基础，它是一种数学算法，用来对信息进行加密和解密。
密码算法通过特定的操作将明文转化为密文，使得未授权的人无法获得有用的信息。
只有掌握密钥的人才能够将密文转化为明文。
密码算法主要分为对称密码算法和非对称密码算法两种。
对称密码算法是最古老也是最简单的一种密码算法，它使用相同的密钥进行加密和解密。
常见的对称密码算法有DES、AES等。
对称密码算法具有速度快、加密强度高的优点，但密钥的分发和管理是一个挑战。
非对称密码算法则使用不同的密钥进行加密和解密，其中一个密钥称为公钥，另一个密钥称为私钥。
公钥可以公开，而私钥必须保密。
公钥用于加密，私钥用于解密。
非对称密码算法的代表是RSA算法，它具有较高的安全性，但加密解密的速度较慢。
密码协议是指在通信过程中，双方通过协商和使用密码算法，保证信息的机密性、完整性和可用性。
常见的密码协议有SSL/TLS、IPsec等。
SSL/TLS协议是用于保护Web通信的协议，它使用非对称密钥协商算法和对称密码算法来保证通信的安全。
SSL/TLS协议在传输层上建立了一个安全的通道，使用数字证书来验证身份，防止中间人攻击，确保数据的机密性和完整性。
IPsec协议是一种安全IP通信协议，可以在IP层对数据进行加密和认证，保证数据的机密性和完整性。
IPsec协议可以通过使用AH（认证头）和ESP（封装安全载荷）来实现数据的认证和加密。
除了SSL/TLS和IPsec，还有许多其他的密码协议，如SSH、Kerberos等，它们都在不同的场景下为信息安全提供了保护。
总结起来，密码学涵盖了密码算法和密码协议两个方面。
密码算法用于对信息进行加密和解密，包括对称密码算法和非对称密码算法。
密码协议用于在通信过程中保证信息的机密性、完整性和可用性。
密码学在信息安全领域起着至关重要的作用，它保护了我们的隐私和数据安全。
DES和AES算法详解
DES和AES算法详解DESDES简介数据加密标准（DES，Data Encryption Standard）是⼀种使⽤密钥加密的块密码，1976年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），随后在国际上⼴泛流传开来。
它基于使⽤56位密钥的对称算法。
这个算法因为包含⼀些机密设计元素，相对短的密钥长度以及怀疑内含美国国家安全局（NSA）的后门⽽在开始时有争议，因此DES因此受到了强烈的学院派式的审查，并以此推动了现代的块密码及其密码分析的发展。
DES是⼀种分组密码，明⽂、密⽂和密钥的分组长度都是64位，并且都是⾯向⼆进制的密码算法。
DES处理的明⽂分组长度为64位，密⽂分组长度也是64位，使⽤的密钥长度为56位（实现上函数要求⼀个64位的密钥作为输⼊，但其中⽤到的只有56位，另外8位可以⽤作奇偶校验位或者其他⽤途）。
DES的解密过程和加密相似，解密时使⽤与加密同样的算法，不过⼦密钥的使⽤次序要反过来。
DES的整个体制是公开的，系统的安全性完全靠密钥的保密。
DES算法概述DES算法框图：⼦密钥产⽣过程：算法主要包括：初始置换IP、16轮迭代的乘积变换、逆初始置换IP-1以及16个⼦密钥产⽣器。
DES算法详解密钥的产⽣DES的乘积变换部分含有16轮⾮线性变换，每⼀轮变换都⽤⼀个48⽐特的⼦密钥，共需16个不同的48⽐特的⼦密钥。
⼀个64⽐特的外部密钥经过密钥产⽣器产⽣48⽐特的16个⼦密钥。
置换1：置换1的作⽤是将56⽐特密钥K’各位上的数按规定⽅式进⾏换位。
置换后的56⽐特分别存到两个28⽐特的寄存器中。
如图：C0的各位依次为原密钥中的57,49,41,…,36位，D0的各位依次为原密钥中的63,55,…,4位。
循环左移寄存器：每个循环左移寄存器都有28⽐特，加密时，循环寄存器对C(i+1)、D(i+1)的内容是将循环寄存器对C(i)、D(i)的内容分别左移1⾄2位得到的。
各级寄存器移位的⽐特数如表所⽰:压缩置换：是从56位内容中选出48位，产⽣16轮加密的16⼦密钥。
计算机密码学基础知识
计算机密码学基础知识计算机密码学是研究如何保护信息安全的学科。
随着信息化时代的到来，信息安全问题日益突出，密码学作为保护信息安全的一种重要手段，变得愈发重要。
本文将介绍计算机密码学的基础知识，包括密码学的定义、加密算法、数据加密标准以及密码攻击等相关内容。
一、密码学的定义密码学，即研究如何保护信息安全的学科。
它旨在设计和分析加密算法，并研究密码系统的安全性。
密码学主要包括加密和解密的技术，通过对信息进行加密，使其只能被授权的人员解密和阅读，从而保护信息的机密性。
二、对称加密算法对称加密算法是一种加密和解密使用相同密钥的技术。
常见的对称加密算法有DES、AES等。
DES是一种使用56位密钥的分组密码算法，通过迭代置换、替代和异或等操作来实现加密和解密。
AES是一种高级加密标准，使用128位、192位或256位密钥，比DES更加安全和高效。
三、非对称加密算法非对称加密算法使用不同的密钥进行加密和解密。
常见的非对称加密算法有RSA、DSS等。
RSA是一种基于大素数因子分解的非对称加密算法，它使用公钥进行加密，私钥进行解密。
DSS是一种基于离散对数问题的非对称加密算法，使用私钥进行签名，公钥进行验证。
四、数字签名数字签名是一种用于验证信息真实性和完整性的技术。
它使用私钥对信息进行签名，接收者使用公钥对签名进行验证。
数字签名可以防止信息被篡改和冒充，保证信息的可靠性。
五、数据加密标准数据加密标准（Data Encryption Standard，DES）是一种对称加密算法，被广泛应用于保护信息的安全。
它使用56位密钥对数据进行加密和解密，具有一定的安全性。
然而，由于DES的密钥长度较短，容易受到暴力破解等攻击，因此逐渐被AES等更加安全的加密算法取代。
六、密码攻击密码攻击是指对密码系统进行破解或破坏的行为。
常见的密码攻击包括暴力破解、字典攻击、中间人攻击等。
暴力破解是通过穷举所有可能的密钥来破解密码，而字典攻击则是通过预先准备的密码字典来猜解密码。
经典加密算法、DES
双字母代替密码-Playfair
Playfair:将明文中的双字母组合作为一个单元对待，并将这些单 元转换为密文的双字母组合。
5×5变换矩阵: I与J视为同一字符 CIPHE RABDF G K L M N(cipher) OQSTU VWXYZ
多字母代替密码：Hill密码（1929）
取m个连续的明文字母，并且用m个密文字母替 代，如何替代由m个线性方程决定，每个字母 对应一个数值(a=0, b=1,…, z=25)。如m=3， 则C=KP，K：3*3矩阵，操作执行摸26运算。 定义mxm的方阵X=（Pij) Y=(Cij),得到Y=KX， K=YX-1
单字母变换
任意替换：26！>4x1026 可能的key，大 于56位DES的密钥空间。
基于语言统计规律仍可破译
例： UZQSOVUOHXMOPVGPOZPEVSGZWSZOPFPESXUDBMETSXAIZ
VUEPHZHMDZSHZOWSFPAPPDTSVPQUZWYMXUZUHSX EPYEPOPDZSZUFPOMBZWPFUPZHMDJUDTMOHMQ
明文的语言是已知的且易于识别
恺撒密码的特点
单字母密码（简单替换技术） 简单，便于记忆 缺点：结构过于简单，密码分析员只使用很
少的信息就可预言加密的整个结构
其它单字母替换
使用密钥
key
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ keyabcdfghijlmnopqrstuvwxz
当对字母的赋值个数与字母出现频率成比例时。 这是因为密文符号的相关分布会近似于平的，可 以挫败频率分析。
des加密解密算法以及python代码实现
des加密解密算法以及python代码实现DES加密解密算法是一种对称密钥算法，全称为Data Encryption Standard（数据加密标准）。
它是在20世纪70年代中期由IBM研发的，是最经典的块加密算法之一。
DES算法将64位的明文数据按照一定规则进行分组和运算，最终得到64位的密文数据。
其分组长度为64位，密钥长度为56位。
DES 算法主要包含初始置换、16轮迭代加密（轮函数包含有扩展置换、S盒代替变换、P盒置换和异或运算）和逆初始置换三个步骤。
解密过程与加密过程类似，只是轮密钥的应用顺序相反。
下面我们用Python实现DES加密解密算法。
首先，我们需要导入pycryptodomex库，这是一个Python密码学工具库，支持DES算法。
```pythonfrom Crypto.Cipher import DESfrom Crypto.Util.Padding import pad, unpadfrom Crypto.Random import get_random_bytes```接下来，我们可以定义一个DES加密解密类，其中包括了加密和解密的方法。
```pythonclass DESCipher:def __init__(self, key):self.key = keydef encrypt(self, plaintext):cipher = DES.new(self.key, DES.MODE_ECB)padded_plaintext = pad(plaintext.encode(), DES.block_size) ciphertext = cipher.encrypt(padded_plaintext)return ciphertextdef decrypt(self, ciphertext):cipher = DES.new(self.key, DES.MODE_ECB)padded_plaintext = cipher.decrypt(ciphertext)plaintext = unpad(padded_plaintext,DES.block_size).decode()return plaintext```在DESCipher构造函数中，我们将密钥传入，并使用ECB模式创建一个DES对象。
DES算法详细介绍
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。
第8次课 分组密码体制-des
穷举攻击分析
穷举攻击就是对所有可能的密钥逐个进行 脱密测试, 直到找到正确密钥为止的一种攻击 方法.
穷举攻击判断正确密钥的方法：
将利用试验密钥解密得到的可能明文与已 掌握的明文的信息相比较，并将最吻合的那个 试验密钥作为算法输出的正确密钥。
2020/1/6
26
穷举攻击的算法
已知条件：已知密文c及对应的明文m.
度为56 bits。 算法主要包括：初始置换IP、16轮迭代的乘积变换、
逆初始置换IP-1以及16个子密钥产生器。
2020/1/6
9
DES加密算法框图
16轮迭代 的乘积变换
2020/1/6
子密钥产生器
10
DES算法框图
输入 64 bit明文数据
标
初始置换IP
准
数
乘积变换
据
（16轮迭代）
加 密
密钥（64 bit ）
除去第8,16, ,64位(8个校验位)
置换选择1，PC1
Ci(28 bit)
Di(28 bit)
循环左移ti+1bit
循环左移ti+1bit
置换选择2，PC2
ki
2020/1/6
23
置换选择1
57 49 41 33 25 17 9 1 58 50 42PC-134 26 18 10 2 59 51 43 35 27 19 11 3 60 50 44 36 5 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
3
15 12 8 2 4 9 1 7 5 11 2 14 10 0 6 13
DES密码简介
DES密码是1977年由美国国家标准局公布的第一个分组密码。
20世纪五十年代，密码学研究领域出现了最具代表性的两大成就。
其中之一就是1971年美国学者塔奇曼（Tuchman）和麦耶（Meyer）根据信息论创始人香农（Shannon）提出的"多重加密有效性理论"创立的，后于1977年由美国国家标准局颁布的数据加密标准DES。
为了实现同一水平的安全性和兼容性，为此美国商业部所属国家标准局（ANBS）于1972年开始了一项计算机数据保护标准的发展规则。
于1973年开始研究除国防部外的其它部门的计算机系统的数据加密标准，为了建立适用于计算机系统的商用密码，于1973年5月和1974年8月先后两次向公众发出了征求加密算法的公告。
1973年5月13日的联邦记录（FR1973）中的公告，征求在传输和存储数据中保护计算机数据的密码算法的建议，这一举措最终导致了数据加密标准（DES）算法的研制。
征求的加密算法要达到的目的（通常称为DES 密码算法要求）主要为以下四点：1.提供高质量的数据保护，防止数据未经授权的泄露和未被察觉的修改；2.具有相当高的复杂性，使得破译的开销超过可能获得的利益，同时又要便于理解和掌握；3.DES密码体制的安全性应该不依赖于算法的保密，其安全性仅以加密密钥的保密为基础；4.实现经济，运行有效，并且适用于多种完全不同的应用。
测试系统将分布在各个节点的测试数据、测试设备通过计算机网络连接在一起，构成了一个集数据采集、传输、处理和应用的综合信息网络，人们从任何地点、在任何时间都可以方便快捷地远程控制和操作测量仪器，获取和传递测试信息(或数据)。
不仅实现了更多资源的共享，降低了组建测试系统的费用，而且通过计算机网络，重要的测试数据还可实现多机备份，提高了系统的可靠性。
但由于计算机网络本身的开放性和通信协议的安全缺陷也为测试网络带来了重大的安全隐患，威胁着测试网络的安全性和可靠性，同时也制约了网络化测试系统的普及应用。
密码学基础
密码学基础密码学是一门研究如何保护信息安全的学科，它涉及到密码算法、密码协议、数字签名等多个方面。
在信息时代，信息的安全性显得尤为重要，因此密码学也成为了一门非常重要的学科。
密码学的基础主要包括对称加密和非对称加密两种方式。
对称加密是指加密和解密使用同一密钥的方法，常见的对称加密算法有DES、3DES、AES等。
这种方式的优点是加密速度快，但缺点是密钥的管理难度较大，且容易被破解。
非对称加密则是指加密和解密使用不同密钥的方法，常见的非对称加密算法有RSA、DSA等。
这种方式的优点是密钥管理较为容易，且安全性较高，但缺点是加密速度较慢。
除了对称加密和非对称加密之外，密码学还涉及到数字签名、哈希算法等多种技术。
数字签名是指通过数字证书对信息进行签名和验证的方法，可以确保信息的完整性和真实性。
哈希算法则是指通过将信息转化为一段固定长度的数字串，来保证信息的安全性和完整性。
在实际应用中，密码学常常用于保护网络通信、电子支付、电子邮件等信息的安全。
例如，在网络通信中，常常使用SSL/TLS协议来保护信息的安全；在电子支付中，常常使用数字证书和数字签名来确保交易的真实性和安全性；在电子邮件中，常常使用PGP等加密软件来保护邮件的机密性和安全性。
然而，密码学也存在一些问题和挑战。
例如，密码学算法的安全性并非永久存在，随着计算机技术的不断发展，密码学算法也会面临被攻破的风险；另外，密钥的管理也是一个非常重要的问题，如果密钥管理不当，就会导致信息的泄露和安全性的降低。
因此，密码学的研究和应用需要不断地更新和改进，以适应不断变化的安全需求和技术发展。
在未来的发展中，密码学也将继续发挥重要的作用，为信息安全提供更加完善的保障。
密码学des课程设计
课程实践（设计）报告书课程（设计）题目密码学与网络安全课程实践二级学院专业学生班级学生姓名学号指导教师2014年 6 月25日摘要DES算法为密码体制中的对称密码体制，又被称为美国数据加密标准，是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。
明文按64位进行分组，密钥长64位，密钥事实上是56位参与DES运算（第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位，使得每个密钥都有奇数个1）分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。
数据总是通过介质传送，所以数据常常出现被截取、中断、篡改、伪造等安全性问题。
随着数字签名、身份验证、数据加密技术的应用，数据安全问题得到了缓解，尤其是数据加密技术使网络数据传输更加安全。
本文详细分析并实现DES算法的加密和解密规则，指出了DES算法中存在的缺陷，对降低DES算法加密强度的原因进行了分析，针对DES算法存在的安全隐患给予了简单说明，指出了DES加密算法的使用误区。
本文分析了DES加密算法的基本原理，分别从初始变换、DES的迭代过程、密钥变换和逆置换等四个方面加以研究，并且用Visual C＋＋语言实现了它的模拟应用。
关键词：加密；解密；DES算法；Visual C＋＋AbstractDES algorithm for the password system of the symmetric cryptosystem, also known as the data encryption standard, was developed by the United States in 1972 IBM symmetric cryptosystem encryption algorithm. Expressly groups, according to a 64 - bit key length, 64, the key is, in fact 56 in DES algorithm (8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64 is the check digit, makes each key has an odd number of 1) expressly group after group and 56 keys according to a replacement or exchange methods form ciphertext group encryption method. Data is transmitted through the media, often appear to be intercepted, so the data security problem such as interruption, tampered with, forge. As the digital signature, authentication, data encryption technology application, eased data security issues, especially the data encryption technology makes the network more secure data transmission.In this paper, a detailed analysis and implement the DES algorithm to encrypt and decrypt rules, points out the defects existing in the DES algorithm, to reduce the intensity of DES encryption algorithm is analyzed, the cause of hidden trouble in security of DES algorithm give the simple instructions, points out that the use of DES encryption algorithm. The basic principle of DES encryption algorithm are analyzed in this paper, respectively from the initial transformation, the iterative process of DES, key transformation and inverse displacement and so on four aspects to research, and realize its simulation application in Visual c + + language.Key words: encryption; Decryption; The DES algorithm. Visual c + +目录1、前言 (1)1.1背景 (1)2、 DES算法简介 (2)2.1概述 (2)2.2算法特点 (2)2.3算法原理 (3)2.4算法分析 (4)2.5算法工作流程 (7)3、结果验证 (7)3.1验证过程 (7)4、实验总结 (10)5、参考文献 (11)附录 (12)DES算法加密1、前言1.1 背景数据加密标准（DES，Data Encryption Standard）是一种使用密钥加密的块密码，它基于使用56位密钥的对称算法。
信息安全的密码学基础
信息安全的密码学基础密码学是一门研究如何保护信息安全的学科，它通过使用密码算法来加密和解密数据，以防止未授权的访问和信息泄露。
在信息时代，保障信息安全已经成为一个重要的问题。
本文将介绍信息安全的密码学基础，包括对称加密算法、非对称加密算法和哈希算法的原理和应用。
一、对称加密算法对称加密算法是一种将相同的密钥用于加密和解密的算法。
在加密过程中，原始数据经过密钥的作用下被转换成密文。
而在解密过程中，密文通过同样的密钥被还原成原始数据。
对称加密算法的特点是加密和解密的速度较快，但密钥的管理和分发相对复杂。
常见的对称加密算法有DES（Data Encryption Standard）、AES （Advanced Encryption Standard）等。
其中，AES是目前最为流行的对称加密算法，它具有较高的安全性和效率，被广泛应用于各个领域。
二、非对称加密算法非对称加密算法也称为公钥密码算法，它使用两个密钥，一个是公钥用于加密，另一个是私钥用于解密。
公钥可以公开分发给任何人，而私钥则必须保密。
非对称加密算法的安全性基于数学上难以解破某些问题，例如大素数的因数分解等。
RSA算法是一种非对称加密算法的典型代表。
通过RSA算法，可以实现信息的加密、数字签名和密钥协商等功能。
非对称加密算法具有密钥的分发和管理相对简单的优势，但加解密过程相对较慢。
三、哈希算法哈希算法是一种将任意长度的输入消息转换为固定长度输出的算法。
哈希算法的一个重要特点是一致性，即相同的输入必定得到相同的输出。
通过哈希算法，可以将敏感信息转换成一串看似随机的字符，以确保信息的完整性和唯一性。
常见的哈希算法有MD5（Message Digest Algorithm 5）、SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）等。
然而，由于哈希算法的碰撞问题（即不同的输入可能得到相同的输出），目前已经不推荐使用MD5和SHA-1等算法，而是采用更安全的SHA-256等算法。
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Standards Institute)赞同DES作为私人使用的标准,称之 为DEA（ANSI X.392）. 1983年，国际化标准组织ISO赞同DES作为国际标准 ，称之为DEA-1. 该标准规定每五年审查一次，计划十年后采用新标准. 最近的一次评估是在1994年1月，已决定1998年12月 以后，DES将不再作为联邦加密标准.
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DES加密算法概述
DES的加密过程可简单描述为三个阶段： 64位明文 初始置换IP 16轮迭代运算 逆初始置换 64位密文
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DES加密过程描述
初始置换IP 在迭代运算之前，需要将输入的64位明文进行初
始置换IP 。进行初始置换后，明文的次序被打乱， 如原来放在第58位的数据置换后放在第1位。
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DES子密钥生成
DES子密钥是从用户输入的初始密钥（ 或称为种子密钥）产生的。
用户输入的初始密钥K为64位，其中有8 位用于奇偶校验，分别位于第8，16，24 ，32，40，48，56，64位。
奇偶校验位用于检查密钥K在产生和分配 以及存储过程中可能发生的错误。
DES的密钥实际上只有56位。
58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 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原理ຫໍສະໝຸດ LiRi15
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DES加密过程描述
Ri-1
E盒扩展
加 Ki
密
函
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
数
F
P盒变换
F(Ri-1，Ki)
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扩展置换
扩展方法为：每个分组的4位作为6位输出分组的 中间4位，6位输出分组中的第1位和第6位分别由 相邻的两个4位小分组的最外面两位扩散进入到本 分组产生，其中第1个小分组的左侧相邻分组为最 后一个小分组。
E盒扩展分组的产生过程
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DES加密过程描述
与子密钥异或 将经过E盒扩展置换得到的48位输出
与子密钥Ki进行异或（按位模2加）运算 。
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s盒后紧接p盒
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DES加密过程描述
P盒变换 P盒变换是将S盒输出的32位比特串根据固定的
置换P（也为P盒）置换到相应的位置。
16 7 20 21 29 12 28 17 1 15 23 26 5 18 31 10 2 8 24 14 32 27 3 9 19 13 30 6 22 11 4 25
2)使得密钥的每一位影响密文的许多位
3
分组密码的基本要求
混淆原则：设计的密码算法应使得密钥 和明文以及密文之间的依赖关系变得尽 可能复杂。
可以使用复杂的非线性代替变换来达到 较好的混淆效果。
4
5
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数据加密标准DES
1973年5月15日,美国国家标准局NBS(National Bureau of Standards)开始公开征集标准加密算法，并公布了 它的设计要求：
初始置换IP
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DES加密过程描述
16轮迭代运算
在每一轮迭代中，每个64位的中间结果被分成左右两部分，而
且左右两部分作为相互独立的32位数据进行处理。每轮迭代的输 入是上轮的结果Li－1和Ri－1。
Li-1
Ri-1
32
DES
扩展置换
48 48 密钥Ki
一 轮
S-盒变换
加
32
密
P-盒变换
的
32
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DES的安全性
对DES安全性的主要争论： 1、对DES的S盒、迭代次数、密钥长度 等设计准则的争议 2、DES存在着一些弱密钥和半弱密钥 3、DES的56位密钥无法抵抗穷举工具
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(1)算法必须提供高度的安全性； (2)算法必须有详细的说明,并易于理解； (3)算法的安全性取决于密钥，不依赖于算法； (4)算法适用于所有用户； (5)算法适用于不同应用场合； (6)算法必须高效、经济； (7)算法必须能被证实有效； (8)算法必须是可出口的。
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数据加密标准DES
密码学基础DES
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分组密码基本概念
分组密码是将明文消息划分成长为L（L 的值通常为64或128）的分组M
各个长为L的分组分别在密钥K的控制下 变换成与明文组等长的一组密文C
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分组密码基本概念
对于分组密码两个设计原则是扩散和混淆 扩散原则： 1)明文中的每一位影响密文中的许多位，这
样可以隐蔽明文的统计特性；