武汉大学计算机学院：《密码学》课程教学资源（讲稿）第三讲 数据加密标准DES

密码学 第三讲 (数据加密标准DE) 张焕国 武汉大学计算机学院

密 码 学 第三讲 （数据加密标准DES） 张焕国 武汉大学计算机学院

DES的概况 1、重要时间: 1973年美国国家标准局(NBS)向社会公开 征集加密算法,以制定加密算法标准 1974年第二次征集 1975年选中BM的算法,公布征求意见; 1977年1月15日正式颁布; 1998年底以后停用。 1999年颁布3D为新标准

一、DES的概况 1、重要时间： • 1973年美国国家标准局（NBS）向社会公开 征集加密算法，以制定加密算法标准； • 1974年第二次征集； • 1975年选中IBM的算法，公布征求意见； 的算法，公布征求意见； • 1977年1月15日正式颁布； • 1998年底以后停用。 • 1999年颁布3DES为新标准

DES的概况 2、标准加密算法的目标 ①用于加密保护政府机构和商业部门的 若机密的数感数据。 ②用于加密保护静态存和传输信道中 的数据。 ③安全使用10~15年

一、DES的概况 2、标准加密算法的目标 ①用于加密保护政府机构和商业部门的 非机密的敏感数据。 ②用于加密保护静态存储和传输信道中 的数据。 ③安全使用10 ~15年

DES的概况 3、整体特点 ①分组密码明文、密文和密钥的分组长度都是 64位。 ②面向二进制的密码算法:因而能够加解密任何 形式的计算机数据。 ③对合运算:因而加密和解密共用同一算法,使 工程实现的工作量减半。 ④综台运用了置换、代替、代数等多种密码技 术

一、DES的概况 3、整体特点 ①分组密码:明文、密文和密钥的分组长度都是 64位。 ②面向二进制的密码算法:因而能够加解密任何 形式的计算机数据。 ③对合运算:因而加密和解密共用同一算法 因而加密和解密共用同一算法，使 工程实现的工作量减半。 ④综合运用了置换 综合运用了置换、代替、代数等多种密码技 代数等多种密码技 术

DES的概况 4、应用 ①许多国际组织采用为标准。 ②在全世界范围得到广泛应用。 ③产品形式:教件(嵌入式,应用教件) 硬件(芯片,插卡) 5、结论 用于其设计目标是安全的。 设计精巧、实现容易、使用方便,堪称典范

一、DES的概况 4、应用 ①许多国际组织采用为标准。 ②在全世界范围得到广泛应用。 ③产品形式：软件（嵌入式，应用软件） 硬件（芯片，插卡） 5、结论 • 用于其设计目标是安全的 计目标是安全的。 • 设计精巧、实现容易、使用方便，堪称典范

算法总框图 64位明文 IP R R

二、算法总框图 64位明文 L0 R0 IP f L1 R1 K1

R R1 IP 64位密文

64位密文 L15 R15 IP-1 f R16 L16 f L2 R2 K16 K2

加密过程 1、64位密钥经子密钥产生算法产生出16个子 密钥:K1,K2,…,,K16,分别供第一次 第二次,,,,第十六次加密送代使用。 2、64位明文经初始置换P,将数据打乱重排 并分成左石两半。左边为0,右边为R。 3、第一次加密送代: 在子密钥1的控制下,加密函数对加密: Lo af (Ro, Ku) 以此作为第二次加密送代的R,以B作为第二 次加密送代的L1

1、64位密钥经子密钥产生算法产生出16个子 密钥：K1 ，K2 ，...，K16 ，分别供第一次， 第二次，...，第十六次加密迭代使用。 第十六次加密迭代使用。 2、64位明文经初始置换IP，将数据打乱重排 并分成左右两半。左边为 右两半。左边为L0 ，右边为R0 。 3、第一次加密迭代： 在子密钥K1的控制下，由加密函数f对R0加密： L0⊕f（R0 ，K1 ) 以此作为第二次加密迭代的 作为第二次加密迭代的R1，以R0作为第二 次加密迭代的L1。 三、加密过程

加密过程 4、第二次加密送代至第十六次加密送代分别 用子密钥2,……,K1进行,其过程与第一次 加密送代相同。 5、第十六次加密送代结束后,产生一个64位 的数据组。以其左边32位作为B16,以其右边 32位作为6 6、L16与R6合并,再经过边初始置换IP,将 数据重新排列,便得到64位密文

4、第二次加密迭代至第十六次加密迭代分别 用子密钥K2 ，...，K16进行，其过程与第一次 加密迭代相同。 5、第十六次加密迭代结束后，产生一个64位 的数据组。以其左边32位作为R16 ，以其右边 32位作为L16 。 6、 L16与R16合并，再经过逆初始置换 合并，再经过逆初始置换IP–1，将 数据重新排列，便得到64位密文。 三、加密过程

7、DES加密过程的数学描述: L:= Re R=1⊕f(1 1=1,2,3,16

7、DES加密过程的数学描述： Li = Ri-1 Ri =Li-1⊕f (Ri-1,Ki) i =1,2,3,…16