分组密码与数据加密标准

优选分组密码与数据加密标准本文档共18页；当前第1页；编辑于星期三\21点45分1．DES的背景与强度1973年5月15日，美国国家标准局（NBS），即现在的美国国家标准技术研究所（NIST）向社会公开发起征集数据加密标准的提案，公众对密码标准表现出极大的兴趣，但提交的算法都距要求相去甚远。1974年8月27日，NBS又发出第二次征集。最终，NBS选中了由IBM公司研制出来的一种密码技术，并把它当作数据加密标准（DES），该技术是由HorstFeistel领导的一个研究组研制出来的。1976年11月23日被采纳作为联邦信息处理标准46（FIPSPUB46），并授权在非密级的政府通信中使用。

本文档共18页；当前第2页；编辑于星期三\21点45分DES是一种分组密码技术，明文分组长为64位，密钥长为56位。Shannon引进混淆和扩散这两个术语来刻画任何密码系统的两个基本构件。

“扩散”(Diffusion)是指使明文的统计特征消散于密文中，可以让每个明文数字尽可能地影响多个密文数字。“混淆”（Confusion）则是尽可能使密文和加密密钥间的统计关系更加复杂，以阻止攻击者发现密钥。

本文档共18页；当前第3页；编辑于星期三\21点45分2.Feistel密码结构将每组明文分成左右两半L0和R0，在进行完n轮迭代后，左右两半再合并到一起以产生密文分组。其第i轮迭代的输入为前一轮输出的函数：本文档共18页；当前第4页；编辑于星期三\21点45分本文档共18页；当前第5页；编辑于星期三\21点45分3．DES算法（1）DES加密算法描述。本文档共18页；当前第6页；编辑于星期三\21点45分初始置换本文档共18页；当前第7页；编辑于星期三\21点45分2）轮结构本文档共18页；当前第8页；编辑于星期三\21点45分本文档共18页；当前第9页；编辑于星期三\21点45分本文档共18页；当前第10页；编辑于星期三\21点45分本文档共18页；当前第11页；编辑于星期三\21点45分3）密钥的产生本文档共18页；当前第12页；编辑于星期三\21点45分（2）DES解密算法描述。作为Feistel密码，DES的解密算法与加密算法是相同的，只是子密钥的使用次序相反。本文档共18页；当前第13页；编辑于星期三\21点45分（3）雪崩效应明文或密钥的微小改变将对密文产生很大的影响是任何加密算法所期望的一个好性质。特别地，明文或密钥的某一位发生变化会导致密文的很多位发生变化。如果密文的改变很小，可能会给分析者提供缩小搜索密钥或明文空间的渠道。本文档共18页；当前第14页；编辑于星期三\21点45分本文档共18页；当前第15页；编辑于星期三\21点45分4.DES的安全性从DES算法的加密过程中，可以看出，密文分组Ci是明文分组mi与密钥k经过充分揉合后的输出结果。DES算法有雪崩效应，即明文分组中的1个bit位的变化，将引起密文分组很大的变化，不可能出现明文分组的某一字母出现多少次，密文中与之对应的另一字母也出现多少次的现象。这使得攻击者不能通过统计分析来破解密文。DES算法具有较强的抗攻击性。本文档共18页；当前第16页；编辑于星期三\21点45分在DES算法公布之初，因为DES算法中的一个关键部分——密码盒（在16次迭代变换中用到的）的设计准则没有公开，所以许多密码专家都担心密码盒中可能包含有“陷门”（如果“陷门”确实存在，那么知道密码盒的人就很容易解密）。尽管如此，DES在许多领域还是得到了广泛的应用。但到了1997年，DES的56bit有效密钥的安全性受到了极大的威胁。RSA发起的一个合作项目利用Internet连接上7万多台计算机，在96天的时间内破解了一个DES密钥[5]。1998年，EFF（EectronicFrontierFoundation，电子领域基金会）在3天之内破译了DES。1999年，EFF在不到24小时又破解了一个DES密钥。本文档共18页；当前第17页；编辑于星期三\21点45分上述的一切都说明：DES看起来已经不足以保证敏感数据的安全。作为临时标准，1999，NIST把三重DES作为国家的临时标准[8]。三重DES是指利用DES算法，对明文的一个分组进行三次加密。但三重DES存在一个较大的问题，D