密码学基础DES

DES密码是1977年由美国国家标准局公布的第一个分组密码。

20世纪五十年代，密码学研究领域出现了最具代表性的两大成就。

其中之一就是1971年美国学者塔奇曼（Tuchman）和麦耶（Meyer）根据信息论创始人香农（Shannon）提出的"多重加密有效性理论"创立的，后于1977年由美国国家标准局颁布的数据加密标准DES。

为了实现同一水平的安全性和兼容性，为此美国商业部所属国家标准局（ANBS）于1972年开始了一项计算机数据保护标准的发展规则。

于1973年开始研究除国防部外的其它部门的计算机系统的数据加密标准，为了建立适用于计算机系统的商用密码，于1973年5月和1974年8月先后两次向公众发出了征求加密算法的公告。

1973年5月13日的联邦记录（FR1973）中的公告，征求在传输和存储数据中保护计算机数据的密码算法的建议，这一举措最终导致了数据加密标准（DES）算法的研制。

征求的加密算法要达到的目的（通常称为DES 密码算法要求）主要为以下四点：1.提供高质量的数据保护，防止数据未经授权的泄露和未被察觉的修改；2.具有相当高的复杂性，使得破译的开销超过可能获得的利益，同时又要便于理解和掌握；3.DES密码体制的安全性应该不依赖于算法的保密，其安全性仅以加密密钥的保密为基础；4.实现经济，运行有效，并且适用于多种完全不同的应用。

测试系统将分布在各个节点的测试数据、测试设备通过计算机网络连接在一起，构成了一个集数据采集、传输、处理和应用的综合信息网络，人们从任何地点、在任何时间都可以方便快捷地远程控制和操作测量仪器，获取和传递测试信息(或数据)。

不仅实现了更多资源的共享，降低了组建测试系统的费用，而且通过计算机网络，重要的测试数据还可实现多机备份，提高了系统的可靠性。

但由于计算机网络本身的开放性和通信协议的安全缺陷也为测试网络带来了重大的安全隐患，威胁着测试网络的安全性和可靠性，同时也制约了网络化测试系统的普及应用。

密码学基础（一）常见密码算法分类对称算法是指一种加密密钥和解密密钥相同的密码算法，也称为密钥算法或单密钥算法。

该算法又分为分组密码算法（Block cipher）和流密码算法（Stream cipher）。

•分组密码算法o又称块加密算法o加密步骤一：将明文拆分为 N 个固定长度的明文块o加密步骤二：用相同的秘钥和算法对每个明文块加密得到 N 个等长的密文块o加密步骤三：然后将 N 个密文块按照顺序组合起来得到密文•流密码算法o又称序列密码算法o加密：每次只加密一位或一字节明文o解密：每次只解密一位或一字节密文常见的分组密码算法包括 AES、SM1（国密）、SM4（国密）、DES、3DES、IDEA、RC2 等；常见的流密码算法包括 RC4 等。

•AES：目前安全强度较高、应用范围较广的对称加密算法•SM1：国密，采用硬件实现•SM4：国密，可使用软件实现•DES/3DES：已被淘汰或逐步淘汰的常用对称加密算法二、非对称密码算法（Asymmetric-key Algorithm）非对称算法是指一种加密密钥和解密密钥不同的密码算法，也称为公开密码算法或公钥算法。

该算法使用一个密钥进行加密，另一个密钥进行解密。

•加密秘钥可以公开，又称为公钥•解密秘钥必须保密，又称为私钥常见非对称算法包括 RSA、SM2（国密）、DH、DSA、ECDSA、ECC 等。

三、摘要算法（Digest Algorithm）算法是指将任意长度的输入消息数据转换成固定长度的输出数据的密码算法，也称为哈希函数、哈希函数、哈希函数、单向函数等。

算法生成的定长输出数据称为摘要值、哈希值或哈希值，摘要算法没有密钥。

算法通常用于判断数据的完整性，即对数据进行哈希处理，然后比较汇总值是否一致。

摘要算法主要分为三大类：MD（Message Digest，消息摘要算法）、SHA-1（Secure Hash Algorithm，安全散列算法）和MAC（Message Authentication Code，消息认证码算法）；另国密标准 SM3 也属于摘要算法。

密码学基础与应用密码学是一门研究如何保证信息安全的学科。

在数字化的今天，信息的传输和存储已经成为我们日常生活中必不可少的一部分。

然而，随着技术的不断进步，信息安全面临着诸多威胁，如黑客攻击、数据泄露等。

密码学的基础理论和应用技术，为保障信息的机密性、完整性和可用性提供了有效的解决方案。

一、密码学的基础理论密码学的基础理论主要包括对称加密、非对称加密和哈希算法。

1. 对称加密对称加密是指发送方和接收方使用相同的密钥进行加密和解密操作。

常见的对称加密算法有DES、AES等。

在对称加密中，数据的加密和解密过程迅速而高效，但密钥的管理和分发较为困难。

2. 非对称加密非对称加密使用一对密钥，即公钥和私钥。

公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。

非对称加密算法常用的有RSA、ECC等。

相比对称加密，非对称加密提供了更高的安全性，但加密和解密的过程相对较慢。

3. 哈希算法哈希算法是将任意长度的输入通过散列函数变换成固定长度的输出，常见的哈希算法有MD5、SHA-1、SHA-256等。

哈希算法主要用于验证数据的完整性和一致性，具备不可逆和唯一性的特点。

二、密码学的应用技术密码学的应用技术广泛应用于网络安全、电子支付、数字版权保护等领域。

1. 网络安全在网络通信中，密码学技术被广泛应用于保护数据的隐私和完整性。

比如，SSL/TLS协议使用非对称加密算法对通信双方进行身份认证，并使用对称加密算法对数据进行加密，确保通信的机密性和完整性。

2. 电子支付在电子支付领域，密码学技术能够确保交易的安全性。

支付过程中使用非对称加密算法对交易信息进行加密，防止黑客窃取银行账户信息和交易金额。

此外，数字签名技术的应用，也能够验证交易的真实性和完整性。

3. 数字版权保护对于数字版权保护，密码学技术可以实现数字内容的加密和解密。

通过对数字内容进行加密，只有获得授权的用户才能解密并获得内容，有效防止盗版和非法传播。

三、密码学的发展趋势随着计算机运算能力的提高和攻击手段的不断演进，密码学也在不断发展和改进。

DES（Data Encryption Standard）是一种对称密钥加密算法，被广泛认为是密码学中最广为使用的加密算法之一。

它由IBM公司于1970年代初开发，并在1977年被美国联邦政府正式采用作为标准。

在密码学中，DES的使用56位的密钥对64位的数据块进行加密和解密操作。

DES加密过程中主要包括初始置换、16轮的Feistel加密、逆初始置换等步骤。

首先，将输入数据块进行初始置换，然后将数据块分成两半，分别为左半部分L0和右半部分R0。

接着，DES算法进行16轮的迭代。

在每一轮迭代中，右半部分R(i-1)经过扩展置换，然后与当前轮次的子密钥进行异或运算。

然后通过S盒置换、P盒置换等操作，得到新的右半部分Ri，并与左半部分Li-1进行异或运算，得到新的左半部分Li。

最后一轮迭代完成后，将左右两部分进行交换，然后进行逆初始置换，即可得到最终的加密结果。

然而，由于DES使用的56位密钥长度相对较短，它已经不能很好地抵抗暴力破解等攻击手段的威胁，因此目前更常用的对称加密算法包括AES（高级加密标准）等。

同时，需要注意的是，由于DES算法已经被认为不再安全，不建议在实际应用中使用。

密码基础算法知识点总结密码学是计算机科学的一个分支，主要研究数据的保护和安全性。

密码算法是密码学的一个重要组成部分，它用于数据加密和解密。

在信息安全领域中，密码算法被广泛应用于保护通信数据、网络数据、存储数据等方面。

密码算法的安全性直接影响着信息的保密性和完整性，并且也是信息安全的一个重要基础。

密码算法知识点总结如下：1. 对称加密算法对称加密算法也称为私钥加密算法，它使用一个密钥进行加密和解密过程。

常见的对称加密算法有DES、3DES、AES等。

对称加密算法的优点是加密和解密速度快，但密钥管理较为复杂，安全性较低。

2. DES算法DES算法是一种对称加密算法，采用56位密钥，有8位校验位，所以实际上是64位。

DES算法的加密过程主要包括初始置换、16轮迭代加密、逆初始置换三个步骤，解密过程与加密过程相反。

3. 3DES算法3DES算法是对DES算法的加强，它采用了三个相同或不同的密钥，对数据进行三次加密和解密。

3DES算法的安全性比DES算法更高。

4. AES算法AES算法是一种高级加密标准，采用对称加密算法，它的密钥长度支持128位、192位和256位。

AES算法的特点是安全性高、速度快。

5. 非对称加密算法非对称加密算法也称为公钥加密算法，它使用一对密钥进行加密和解密，其中一个为公钥，另一个为私钥。

常见的非对称加密算法有RSA、ElGamal、ECC等。

非对称加密算法的优点是密钥管理简单，安全性高，但加密和解密速度较慢。

6. RSA算法RSA算法是一种非对称加密算法，基于大数分解的数学难题。

RSA算法的安全性依赖于大数分解的困难性，目前还未有有效的算法可以快速有效地分解大数。

7. 数字签名数字签名是一种用于验证文件或数据完整性和来源的技术，它使用私钥对文件或数据进行签名，然后使用公钥对签名进行验证。

数字签名主要用于保护文件的完整性和防止抵赖。

8. 消息摘要算法消息摘要算法也称为哈希算法，它将任意长度的消息或文件转换为固定长度的摘要值。

密码学—密码算法与协议密码学是研究如何保护信息安全的学科，它涵盖了密码算法和密码协议两个方面。

密码算法是密码学的基础，它是一种数学算法，用来对信息进行加密和解密。

密码算法通过特定的操作将明文转化为密文，使得未授权的人无法获得有用的信息。

只有掌握密钥的人才能够将密文转化为明文。

密码算法主要分为对称密码算法和非对称密码算法两种。

对称密码算法是最古老也是最简单的一种密码算法，它使用相同的密钥进行加密和解密。

常见的对称密码算法有DES、AES等。

对称密码算法具有速度快、加密强度高的优点，但密钥的分发和管理是一个挑战。

非对称密码算法则使用不同的密钥进行加密和解密，其中一个密钥称为公钥，另一个密钥称为私钥。

公钥可以公开，而私钥必须保密。

公钥用于加密，私钥用于解密。

非对称密码算法的代表是RSA算法，它具有较高的安全性，但加密解密的速度较慢。

密码协议是指在通信过程中，双方通过协商和使用密码算法，保证信息的机密性、完整性和可用性。

常见的密码协议有SSL/TLS、IPsec等。

SSL/TLS协议是用于保护Web通信的协议，它使用非对称密钥协商算法和对称密码算法来保证通信的安全。

SSL/TLS协议在传输层上建立了一个安全的通道，使用数字证书来验证身份，防止中间人攻击，确保数据的机密性和完整性。

IPsec协议是一种安全IP通信协议，可以在IP层对数据进行加密和认证，保证数据的机密性和完整性。

IPsec协议可以通过使用AH（认证头）和ESP（封装安全载荷）来实现数据的认证和加密。

除了SSL/TLS和IPsec，还有许多其他的密码协议，如SSH、Kerberos等，它们都在不同的场景下为信息安全提供了保护。

总结起来，密码学涵盖了密码算法和密码协议两个方面。

密码算法用于对信息进行加密和解密，包括对称密码算法和非对称密码算法。

密码协议用于在通信过程中保证信息的机密性、完整性和可用性。

密码学在信息安全领域起着至关重要的作用，它保护了我们的隐私和数据安全。

DES和AES算法详解DESDES简介数据加密标准（DES，Data Encryption Standard）是⼀种使⽤密钥加密的块密码，1976年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），随后在国际上⼴泛流传开来。

它基于使⽤56位密钥的对称算法。

这个算法因为包含⼀些机密设计元素，相对短的密钥长度以及怀疑内含美国国家安全局（NSA）的后门⽽在开始时有争议，因此DES因此受到了强烈的学院派式的审查，并以此推动了现代的块密码及其密码分析的发展。

DES是⼀种分组密码，明⽂、密⽂和密钥的分组长度都是64位，并且都是⾯向⼆进制的密码算法。

DES处理的明⽂分组长度为64位，密⽂分组长度也是64位，使⽤的密钥长度为56位（实现上函数要求⼀个64位的密钥作为输⼊，但其中⽤到的只有56位，另外8位可以⽤作奇偶校验位或者其他⽤途）。

DES的解密过程和加密相似，解密时使⽤与加密同样的算法，不过⼦密钥的使⽤次序要反过来。

DES的整个体制是公开的，系统的安全性完全靠密钥的保密。

DES算法概述DES算法框图：⼦密钥产⽣过程：算法主要包括：初始置换IP、16轮迭代的乘积变换、逆初始置换IP-1以及16个⼦密钥产⽣器。

DES算法详解密钥的产⽣DES的乘积变换部分含有16轮⾮线性变换，每⼀轮变换都⽤⼀个48⽐特的⼦密钥，共需16个不同的48⽐特的⼦密钥。

⼀个64⽐特的外部密钥经过密钥产⽣器产⽣48⽐特的16个⼦密钥。

置换1：置换1的作⽤是将56⽐特密钥K’各位上的数按规定⽅式进⾏换位。

置换后的56⽐特分别存到两个28⽐特的寄存器中。

如图：C0的各位依次为原密钥中的57,49,41,…,36位，D0的各位依次为原密钥中的63,55,…,4位。

循环左移寄存器：每个循环左移寄存器都有28⽐特，加密时，循环寄存器对C(i+1)、D(i+1)的内容是将循环寄存器对C(i)、D(i)的内容分别左移1⾄2位得到的。

各级寄存器移位的⽐特数如表所⽰:压缩置换：是从56位内容中选出48位，产⽣16轮加密的16⼦密钥。

计算机密码学基础知识计算机密码学是研究如何保护信息安全的学科。

随着信息化时代的到来，信息安全问题日益突出，密码学作为保护信息安全的一种重要手段，变得愈发重要。

本文将介绍计算机密码学的基础知识，包括密码学的定义、加密算法、数据加密标准以及密码攻击等相关内容。

一、密码学的定义密码学，即研究如何保护信息安全的学科。

它旨在设计和分析加密算法，并研究密码系统的安全性。

密码学主要包括加密和解密的技术，通过对信息进行加密，使其只能被授权的人员解密和阅读，从而保护信息的机密性。

二、对称加密算法对称加密算法是一种加密和解密使用相同密钥的技术。

常见的对称加密算法有DES、AES等。

DES是一种使用56位密钥的分组密码算法，通过迭代置换、替代和异或等操作来实现加密和解密。

AES是一种高级加密标准，使用128位、192位或256位密钥，比DES更加安全和高效。

三、非对称加密算法非对称加密算法使用不同的密钥进行加密和解密。

常见的非对称加密算法有RSA、DSS等。

RSA是一种基于大素数因子分解的非对称加密算法，它使用公钥进行加密，私钥进行解密。

DSS是一种基于离散对数问题的非对称加密算法，使用私钥进行签名，公钥进行验证。

四、数字签名数字签名是一种用于验证信息真实性和完整性的技术。

它使用私钥对信息进行签名，接收者使用公钥对签名进行验证。

数字签名可以防止信息被篡改和冒充，保证信息的可靠性。

五、数据加密标准数据加密标准（Data Encryption Standard，DES）是一种对称加密算法，被广泛应用于保护信息的安全。

它使用56位密钥对数据进行加密和解密，具有一定的安全性。

然而，由于DES的密钥长度较短，容易受到暴力破解等攻击，因此逐渐被AES等更加安全的加密算法取代。

六、密码攻击密码攻击是指对密码系统进行破解或破坏的行为。

常见的密码攻击包括暴力破解、字典攻击、中间人攻击等。

暴力破解是通过穷举所有可能的密钥来破解密码，而字典攻击则是通过预先准备的密码字典来猜解密码。