第三讲计算机对称密钥加密算法

第三讲计算机对称密钥加密算法第1页，课件共31页，创作于2023年2月对称密钥加解密算法教学目的通过本讲的学习，应能了解块加密和流加密的区别，了解加密算法模式，掌握对称密钥加解密算法的通用方法。包括DES，IDEA，RC5等。教学重点1、块加密/流加密2、加密算法模式3、DES，IDEA教学难点1、块加密/流加密2、加密算法模式3、DES，IDEA第2页，课件共31页，创作于2023年2月有那些对称密钥加密算法DES及变形IDEARC5BlowfishRijndael(美国政府批准为AES)第3页，课件共31页，创作于2023年2月一、算法类型与模式算法类型:流加密法和块加密法流加密法:一次加密明文中一个位块加密法:一次加密明文中一个块2023/9/114第4页，课件共31页，创作于2023年2月流加密法文本格式二进制格式Pay100010111001明文+100101011XORZTU91^%D11001001密文流加密技术一次加密明文中一个位,解密也是一位一位进行XOR的特性让解密操作和加密操作一样第5页，课件共31页，创作于2023年2月异或操作XORC=AXORB相同为0,相异为1明文=110,密码=101密文=明文XOR密码=110XOR101=011明文=密文XOR密码=011XOR101=110第6页，课件共31页，创作于2023年2月块加密法将一个长明文分成小的块,一块一块加密例如:FOUR_AND_FOUR分成三块FOUR、_AND_、FOURFOUR加密Vfa%_AND_加密*yT1xFOUR加密Vfa%第7页，课件共31页，创作于2023年2月块加密法的解密解密也是按块进行块加密技术有重复文本问题，因为相同的块会产生相同的密文块。给密码分析员提供一些模式信息Vfa%解密FOUR*yT1x解密_AND_解密Vfa%Vfa%第8页，课件共31页，创作于2023年2月块加密法的块通常64位以上。流密码的块是1位，计算费时，不实用第9页，课件共31页，创作于2023年2月混淆与扩散混淆——替换技术扩散——置换技术（变换技术）都是让输出的密文不能给密码分析员提供分析的信息。第10页，课件共31页，创作于2023年2月算法模式块加密法中一系列基本算法组成包括电子编码薄ECB加密块链接CBC加密反馈CFB输出反馈OFB第11页，课件共31页，创作于2023年2月电子编码薄ECB最简单的操作将明文消息分成64位块，单独加密每一块接收方收到64位密文块，利用和加密同样的密钥解密每一块。加密明文块1密钥密文块1加密明文块2密钥密文块2加密明文块3密钥密文块3第12页，课件共31页，创作于2023年2月电子编码薄模式的解密解密同样按块进行，密文和明文块长度都是64位只适合加密小信息。否则会出现重复模式加密密文块1密钥明文块1加密密文块2密钥明文块2加密密文块3密钥明文块3第13页，课件共31页，创作于2023年2月加密块链接模式CBC为了解决重复模式利用反馈机制，将前一密文和后一明文做XORIV：初始化向量加密明文块1密钥密文块1加密明文块2密钥密文块2加密明文块3密钥密文块3IVXORXORXOR第14页，课件共31页，创作于2023年2月加密块链接模式CBC的解秘利用同样的加密密钥和IV解密密文块1密钥明文块1解密密明文块2密钥明文块2解密密明文块3密钥明文块3IVXORXORXOR第15页，课件共31页，创作于2023年2月数据加密标准DES又称为DEA（数据加密算法）近20年来使用的算法由于后来发现DES有弱点，而且现在攻击越来越厉害，现在应用在下降。DES使用ECB、CBC和CFB模式第16页，课件共31页，创作于2023年2月DES的产生1972年，美国国家标准局NBS（现在是NIST国家标准与技术学会）启动一个加密的项目。两年后发现IBM的Lucifer很理想。在Lucifer的基础上，1975年发布了这个算法的细节（注意，现在的密码学是不保密算法的）1976年底，美国政府采用这个算法，更名为DES第17页，课件共31页，创作于2023年2月DES的大概工作原理块加密算法64位明文块产生64位密文块采用56位密钥（64位密钥，去掉每个字节的最低位）这一位可做密钥的奇偶校验位举例111100111110001011110110

11011011011000111011101111111111110100100011001110000010111100111111101010010011110100011111000010110010第18页，课件共31页，创作于2023年2月DES的大概工作原理包括S盒P盒明文64位初始置换（IP）LPTRPT16轮16轮最终置换（FP）密文64位第19页，课件共31页，创作于2023年2月DES的强度和密钥长度有关56位密钥进行暴力测试,需要测试平均测试一半密钥,每微秒测试一次.也要测试1000年。第20页，课件共31页，创作于2023年2月DES的变形计算能力成指数增长DES本身的弱点变形双重DES三重DES第21页，课件共31页，创作于2023年2月双重DES就是用两个密钥，做两次DES加密算法明文P加密密文1加密密文2K1K2第22页，课件共31页，创作于2023年2月双重DES的解密加密的顺序和解密的顺序颠倒双重DES无法避免中间人攻击密文C解密密文1解密密文2K2K1第23页，课件共31页，创作于2023年2月三重DES三个密钥的三重DES两个密钥的三重DES第24页，课件共31页，创作于2023年2月三个密钥的三重DES在二重基础上再增加一个密钥解密过程是加密过程的逆过程明文P加密密文1加密密文2K1K2加密密文3K3第25页，课件共31页，创作于2023年2月两个密钥的三重DES肯定要做三次DES加密解密过程是加密过程的逆过程明文P加密密文1加密密文2K1K2加密密文3K1第26页，课件共31页，创作于2023年2月国际数据加密算法IDEA1990年出现，名字和功能多次改变尽管IDEA功能强大，但并不普及IDEA受专利保护，而DES不受专利保护IDES要使用必须先获得许可证才能商用第27页，课件共31页，创作于2023年2月IDEA特点块加密法64位明文128位密钥（加密强度应该比DES好）输出64位密文加密和解密可逆第28页，课件共31页，创作于2023年2月IDEA的强度128位密钥，是DES的两倍要搜索一半空间（2^64)每毫秒执行1次计算，需要时间5