DES分组密码算法.ppt
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1、2 2n主要内容:主要内容: DES算法概述,圈函数,密钥算法概述,圈函数,密钥生成算法生成算法 ,多重,多重DESn重点:重点: DES加密算法,圈函数加密算法,圈函数n难点:圈函数实现的混乱和扩散难点:圈函数实现的混乱和扩散DESDES分组密码算法分组密码算法3 3算法的标准化算法的标准化(1)美国国家标准局美国国家标准局( NBS )1973年年5月月到到1974年年8月月两次两次发布通告,公开征集标准加密算法。发布通告,公开征集标准加密算法。(2) 1975年年3月月NBS采纳了采纳了IBM公司提交的候选算法。公司提交的候选算法。 DES算法算法1976年年11月月被采纳作为政府标准,
2、被采纳作为政府标准,1977年年1月月由由NBS颁布为数据加密标准,于颁布为数据加密标准,于1977年年7月月生效。生效。算法的征集算法的征集一、一、DESDES算法产生的背景算法产生的背景DESDES分组密码算法分组密码算法4 4(3)新标准是新标准是AES,是由比利时密码学家设计的分组密,是由比利时密码学家设计的分组密码算法码算法-Rijndael算法。算法。(1)成为国际上商用保密通信和计算机通信最常用的加密)成为国际上商用保密通信和计算机通信最常用的加密算法算法。(2)安全性评估:规定每五年审查一次,最近一次是在安全性评估:规定每五年审查一次,最近一次是在1994年年1月,美国政府已决
3、定月,美国政府已决定1998年年12月月以后不再使用以后不再使用DES算法。算法。DES算法的应用算法的应用DESDES分组密码算法分组密码算法5 5DES算法的意义算法的意义 DES算法是第一个公开的分组密码算法,是密码学算法是第一个公开的分组密码算法,是密码学发展的一个重要的阶段,对算法的标准化研究和分组密发展的一个重要的阶段,对算法的标准化研究和分组密码的发展有重大意义。码的发展有重大意义。DESDES分组密码算法分组密码算法6 6二、二、DESDES算法概述算法概述分组长度:分组长度:64比特比特密钥长度:密钥长度:64比特比特有效密钥长度:有效密钥长度:56比特比特迭代圈数:迭代圈数
4、:16圈圈每圈子密钥长度:每圈子密钥长度:48比特比特 DES算法是算法是迭代型分组密码算法。迭代型分组密码算法。DESDES分组密码算法分组密码算法7 7m1 m2m64C1 C2C64迭迭代代16圈圈初始置换初始置换逆初始置换逆初始置换Round16K16:Round1K1DES算法算法加密加密流程流程框图框图1 1、算法流程、算法流程DESDES分组密码算法分组密码算法8 8DES加密框图加密框图m1 m2m64C1 C2C64迭迭代代16圈圈初始置换初始置换逆初始置换逆初始置换Round16:Round1L1R1L0R0fK1L16R16L15R15fK169 9和和 初 始 置 换I
5、P58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 462 54 46 38 30 22 14 664 56 48 40 32 24 16 857 49 41 33 25 17 9 159 51 43 35 27 19 11 361 53 45 37 29 21 13 563 55 47 39 31 23 15 7明文明文 M a1a2a64,则则IP (M) a58a50a7。 变换规则变换规则:按置换指示的顺:按置换指示的顺序从输入取出,即得输出。序从输入取出,即得输出。DESDES分组密码算法分组密码算法1010逆初始置换IP-140 8 48 16
6、 56 24 64 32 39 7 47 15 55 23 63 3138 6 46 14 54 22 62 3037 5 45 13 53 21 61 2936 4 44 12 52 20 60 2835 3 43 11 51 19 59 2734 2 42 10 50 18 58 2633 1 41 9 49 17 57 25 逆初始置换逆初始置换IP-1与初始置与初始置换换IP互逆,可直接利用置换互逆,可直接利用置换求逆的方法由求逆的方法由IP求出。求出。 且有:且有:IP-1 IP(X)=X变换规则变换规则:同初始置换。:同初始置换。DESDES分组密码算法分组密码算法1111DES加
7、密框图加密框图m1 m2m64C1 C2C64迭迭代代16圈圈初始置换初始置换逆初始置换逆初始置换Round16K16:Round1K1DESDES分组密码算法分组密码算法1212三、圈函数三、圈函数缺点缺点: 每圈加密时输入有一半没有改变每圈加密时输入有一半没有改变 左右块的加密处理不能并行实施左右块的加密处理不能并行实施优点优点:圈变换的数学描述如下圈变换的数学描述如下: Li=Ri-1Feistel模型LiRiLi-1 (32位)Ri-1 (32位)fKiRi=Li-1f(Ri-1, Ki) 设计容易设计容易:f函数不要求可逆函数不要求可逆DESDES分组密码算法分组密码算法1313Pa
8、1 a2 a32S1S8S2S7S6S4S3S51、DES算法的算法的 f 函数函数123Ea1 a2 a48k1 k2 k48DESDES分组密码算法分组密码算法1414 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415161718192021222324252627282930313232 1 2 3 4 5 4 5 6 7 8 9 8 9101112131213141516171617181920212021222324252425262728292829303132 1扩展变换扩展变换-E盒盒扩展方式扩展方式: 分别将第分别将第i-1块的最右比特和第块的最右比特和第i+1块的
9、最左比特添到第块的最左比特添到第i块的块的左边和右边左边和右边,形成输出的第形成输出的第i个个6比特块比特块.扩展扩展E盒的作用盒的作用: 是将输入的是将输入的32比特数据扩展为比特数据扩展为48比特数据比特数据扩展DESDES分组密码算法分组密码算法1515S1S8S2S7S6S4S3S548比特比特32比特比特压缩替代变换压缩替代变换-S盒盒S盒盒作用作用: 是将输入的是将输入的48比特数据比特数据压缩压缩为为32比特数据。比特数据。DESDES分组密码算法分组密码算法16160 0 0 1 02 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 10 11 12 13 14 150
10、12314 0 4 13 0 1 0 2 15 11 0 8 0 3 10 0 6 12 0 5 0 9 0 0 070 0 15 0 7 0 4 14 0 2 13 0 1 10 0 6 12 11 0 9 0 5 0 3 080 4 0 1 14 0 8 13 0 6 0 2 11 15 12 0 9 0 7 0 3 10 0 5 0015 12 08 0 2 04 0 9 01 0 7 05 11 03 14 10 0 0 06 13012315 0 1 0 8 14 0 6 11 0 3 0 4 0 9 0 7 0 2 13 12 0 0 05 100 3 13 0 4 0 7 15
11、0 2 0 8 14 12 0 0 0 1 10 0 6 0 9 11 050 0 14 0 7 11 10 0 4 13 0 1 0 5 0 8 12 0 6 0 9 03 02 1513 0 8 10 0 1 0 3 15 0 4 0 2 11 0 6 0 7 12 0 0 0 5 14 09012310 0 0 0 9 14 0 6 0 3 15 0 5 0 1 13 12 0 7 11 0 4 0 2 0813 0 7 0 0 0 9 0 3 0 4 0 6 10 0 2 0 8 0 5 14 12 11 15 0113 0 6 0 4 0 9 0 8 15 0 3 0 0 11 0
12、1 0 2 12 0 5 10 14 070 1 10 13 0 0 0 6 0 9 0 8 0 7 0 4 15 14 0 3 11 0 5 02 1201230 7 13 14 0 3 0 0 0 6 0 9 10 0 1 0 2 0 8 0 5 11 12 04 1513 0 8 11 0 5 0 6 15 0 0 0 3 0 4 0 7 0 2 12 0 1 10 14 0910 0 6 0 9 0 0 12 11 0 7 13 15 0 1 0 3 14 0 5 0 2 0 8 040 3 15 0 0 0 6 10 0 1 13 0 8 0 9 0 4 0 5 11 12 0 7
13、02 1401230 2 12 0 4 0 1 0 7 10 11 0 6 0 8 0 5 0 3 15 13 0 0 14 0914 11 0 2 12 0 4 0 7 13 0 1 0 5 0 0 15 10 0 3 0 9 0 8 060 4 0 2 0 1 11 10 13 0 7 0 8 15 0 9 12 0 5 0 6 0 3 00 1411 08 12 07 0 1 14 0 2 13 0 6 15 0 0 0 9 10 0 4 0 5 03012312 0 1 10 15 0 9 0 2 0 6 0 8 0 0 13 0 3 0 4 14 0 7 05 1110 15 0 4
14、 0 2 0 7 12 0 9 0 5 0 6 0 1 13 14 0 0 11 0 3 080 9 14 15 0 5 0 2 0 8 12 0 3 0 7 0 0 0 4 10 01 13 11 060 4 0 3 0 2 12 0 9 0 5 15 10 11 14 0 1 0 7 0 6 0 0 08 1301230 4 11 0 2 14 15 0 0 0 8 13 0 3 12 0 9 0 7 0 5 10 0 6 0113 0 0 11 0 7 0 4 0 9 0 1 10 14 0 3 0 5 12 0 2 15 0 8 060 1 0 4 11 13 12 0 3 0 7 1
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