现代常规的分组加密算法.ppt
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1、第四章 现代常规的分组加密算法,主要考察较为流行的最重要的几个对称密钥的分组密码算法。这些算法都是自DES公布之后,人们了解DES的弱点越来越深入的情况下给出的。给出的方式有两种,一种是对DES进行复合,强化它的抗攻击能力;另一种是开辟新的方法,即象DES那样加解密速度快,又具有抗差分攻击和其他方式攻击的能力。,我们主要考察如下三种加密算法,1.Triple DES2.IDEA3.RC5其他一些较实用的算法,自己看书了解,如Blowfish,CAST,以及RC2。,1 TRIPLE DES,DES算法设计的优点是很多的。如何加强DES的安全性是一个世纪感兴趣的问题。Quisquater等曾建议
2、采用长达768 bits密钥的方案。由于已经证明DES不能成为群,见 Proof that DES is not a group In Advances in CryptologyCrpto92.SpringerVerlag,New York,1993.于是多重DES,尤其是三重DES还在普遍使用。,(1)二重DES(Double DES),给定明文P和两个加秘密钥k1和k2,采用DES对P进行加密E,有 密文 C=EK2(EK1(P)对C进行解密D,有 明文 P=DK1(DK2(C),E,E,P,X,C,K2,K1,加密图,D,D,K2,K1,C,X,P,解密图,对于二重DES的加密,所用密
3、钥的长度为 562=112 bits 这样是否真正能增强DES的强度呢?问题在于下式能否成立:EK2(EK1(P)=EK3(P)(4.1)DES是一个从集合A到集合A的一个映射。其中:映射DES事实上可视为对A的一个作用,作用方式为置换。所有可能的置换数为(264)!。然而,DES对每一个不同的密钥只决定唯一的映射。而密钥数256107,(4.1)式不能成立。,关于DES不是群的详细证明见上面给的文献。注:二重DES很难抵挡住中间相遇攻击法(Meet-in-the-Middle Attack),E,E,P,C,X,由 C=EK2(EK1(P)从图中可见 X=EK1(P)=DK2(C),K1,K
4、2,D,D,C,P,X,K1,K2,加密,解密,若给出一个已知的明密文对(P,C)做:对256个所有密钥K1做对明文P的加密,得到一张密钥对应于密文X的一张表;类似地对256个所有可能的密钥K2做对密文C的解密,得到相应的“明文”X。做成一张X与K2的对应表。比较两个表就会得到真正使用的密钥对K1,K2。,对二重DES的中间相遇攻击的分析,已知,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。于是对给定明文P加密成密文有2112/264=248种可能。于是,密文是假的比例约为248-64=2-16。这样,对已
5、知明文-密文对的中间相遇攻击成功的概率为1-2-16。攻击用的代价加密或解密所用运算次数 256+256=2112,(2)带有双密钥的三重DES(Triple DES with Two Keys),Tuchman给出双密钥的EDE模式(加密-解密-加密):C=EK1(DK2(EK1(P)对P加密 P=DK1(EK2(DK1(C)对C解密 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 Standards ANSX9.17和ISO8732).,E,D,E,D,E,D,C,B,A,P,P,A,B,C,K1,K2,K1,K1,K2,K1,加密图,解密图,到目
6、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=51033,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。注意:1*.Merkle和Hellman设法创造一个条件,想把中间相遇攻击(meet-in-the-middle attack)的方法用于三重DES,但目前也不太成功。2*.虽然对上述带双密钥的三重DES到目前为止还没有好的实际攻击办法,但人们还是放心不下,又建议使用三密钥的三重DES,此时密钥总长为168bits.C=EK3(DK2(EK1(P),2 RC5,RC5是对称加密算法
7、,由RSA公司的首席科学家R.Rivest于1994年设计,1995年正式公开的一个很实用的加密算法。,RC5具有如下的特性:,1.适用于软件或者硬件实现2.运算速度快3.能适应于不同字长的程序(一个字的bit数是RC5的一个参数;不同字长派生出相异的算法)4.加密的轮数可变(轮数是RC5的第二个参数,这个参数用来调整加密速度和安全性的程度)5.密钥长度是可变的(密钥长度是RC5的第三个参数)6.RC5形式简单,易于实现,加密强度可调节7.对记忆度要求不高(使RC5可用于类似Smart Card这类的对记忆度有限定的器件)8.高保密性(适当选择好参数)9.对数据实行bit循环移位(增强抗攻击能
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