Embed Size (px)
DESCRIPTION
Chapter 3 基於電腦的對稱性金鑰 密碼學演算法 Computer-based Symmetric Key Cryptographic Algorithms. 3.1 前言. 電腦執行加密是十分簡單與快速的。對稱性金鑰密碼學受歡迎已相當久，最近則是非對稱性金鑰密碼學受到更多的注目。 然而，在實際上大多仍是使用對稱性與非對稱性金鑰密碼學的組合。. 3.2 演算法型態和模式. 演算法型態 從明文產生密文有兩種基本方式： 串流密碼 和 區塊密碼 。. 1. 串流密碼 串流密碼技術是將明文中每個位元逐一加密，解密也是同樣規則。 - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
Chapter 3基於電腦的對稱性金鑰
密碼學演算法Computer-based Symmetric Key Cryptographic Algorithms
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
3.1 前言• 電腦執行加密是十分簡單與快速的。對稱
性金鑰密碼學受歡迎已相當久，最近則是非對稱性金鑰密碼學受到更多的注目。
• 然而，在實際上大多仍是使用對稱性與非對稱性金鑰密碼學的組合。
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
3.2 演算法型態和模式
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
• 演算法型態– 從明文產生密文有兩種基本方式：串流密碼和區塊密碼。
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
1. 串流密碼• 串流密碼技術是將明文中每個位元逐一加密，解密
也是同樣規則。• XOR 是可反推的──使用兩次後，它會產生原始
值。這在密碼學中非常有用。
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
2. 區塊密碼• 區塊密碼技術為一次加密一個明文區塊。
解密也是一次只針對一個密文區塊。
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
• 演算法模式– 電子碼冊模式– 密碼區塊鏈結模式– 密碼回饋– 輸出回饋
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
3.3 對稱性密碼學總覽
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
3.4 資料加密標準• 背景與歷史
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
• DES 如何工作 1. 基本原理
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
2. 初始排列 (IP)
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
3. 回合– 步驟 1 ：金鑰轉換– 步驟 2 ：擴增排列– 步驟 3 ： S-box 替代
• S-box 替代是一個過程，接受縮減金鑰和擴增 RPT 進行 XOR 運作的 48 位元輸入，而使用替代技術來產生 32 位元的輸出。
– 步驟 4 ： P-box 排列– 步驟 5 ： XOR 和交換
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
圖 3.29 （續下頁）
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
圖 3.29 （續下頁）
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
4. 最後排列
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
5. DES 解密6. DES 的強度
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
• DES 的變動1. 雙重 DES
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
2. 三重 DES
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
3.5 國際資料加密演算法
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
• IDEA 如何工作1. 基本原理
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
2. 回合
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
3. 一個回合中子金鑰產生
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
4. 輸出轉換
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
5. 輸出轉換的子金鑰產生6. IDEA 解密7. IDEA 的強度
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
3.6 RC5
• RC5 如何動作1. 基本原理
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
2. 操作原理
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
3. 一次性初始運算
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
4. 一個回合的細節– 步驟 1 ： C 和 D 做 XOR– 步驟 2 ： E 做循環式左移– 步驟 3 ： E 和下一個子金鑰相加– 步驟 4 ： D 和 E 做 XOR– 步驟 5 ：循環式左移 G– 步驟 6 ： G 和下一個子金鑰相加– 步驟 7 ：其餘的工作
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
5. 數學表示式
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
6. 子金鑰製造– 步驟 1 ：子金鑰產生– 步驟 2 ：子金鑰混合
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
3.7 Blowfish
• 根據 Schneier 所述， Blowfish 是用下列的目標設計而成：– 快速– 緊密– 簡單– 安全
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
3.8 高等加密標準• 主要的 AES 特徵如下：
– 對稱性和平行架構– 符合現代處理器– 適合智慧卡
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
3.9 差分密碼分析和線性密碼分析
• 差分密碼分析專注於成對的密文，其明文有著特殊的差異。
• 基於線性近似值， Mitsuru Matsui 發明線性密碼分析攻擊。
© The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007
章節總結• 密碼學演算法有兩個主要的觀點：型態和模式。• 兩個主要的演算法型態是：串流密碼和區塊密碼。• 鏈結模式使區塊密碼更安全。• 四個鏈結模式是：電子碼冊 (ECB) 、密文區塊鏈結 (C
BC) 、密碼回饋 (CFB) 、輸出回饋 (OFB) 。• 資料加密標準 (DES) 是一個非常受歡迎的對稱性金鑰
演算法。• DES 的變化，亦即雙重 DES 和三重 DES 很受歡迎。• 其他受歡迎的對稱性金鑰演算法是： IDEA 、 RC5 、
Blowfish 。• 美國政府已經證明一個演算法，稱為 Rijndael ，就像
高等加密標準 (AES) 一樣。• 差分密碼分析專注於明文中具有特殊差異的密文對。• 線性密碼分析攻擊是基於線性近似的基礎上。
