第13讲 分组密码的整体结构
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分组密码体制简介分组密码体制也具有简捷、快速的特点,并且容易标准化,使其成为软硬件加密的主流算法。
目前主流的分组密码有:DES、IDEA…… .1.分组密码的特点与序列密码不同,分组密码是将明文序列划分成等长的分组(Block),对每一组用同一加密算法和同一密钥进行加密。
分组密码有其自身的优点,首先分组密码容易被标准化,因为在今天的数据网络通信中,信息通常是被成块的处理和传输的。
其次,使用分组赌东道密码容易实现同步,因为一个密码组的传输错误不会影响到其它的分组,丢失一个密文组不会对随后组的解密产生影响。
这就是说,传输错误不会扩散。
而这些方面恰恰是序列密码的最大缺点。
分组密码与序列密码相比的一个缺点就是算法庞大一些,需要更多的计算资源。
分组密码的另一大缺点是其安全性很难被证明。
尽管“可证明安全性”的研究发展很快,但目前的分组密码大多是“看来安全的”,还没有一个分组密码被证明是真正安全的,至多证明了局部安全性。
这其中的原因是:因商业化而要求分组密码算法的细节全部暴露,因此对分组密码的攻击类型很多,安全性概念也就很多,有人为了统一这些安全性概念,甚至引入了伪随机性和超伪随机性,它们是用概率图灵机来描述的,在实际设计和分析中很难应用。
2.分组密码的设计准则一、安全性准则对以下的安全性的描述总是基于以下的假设:加密体制(包括算法的细节)是公开的;安全性完全依赖于密钥;信道是不安全的,即攻击者可以任意的截取密文;攻击者有时也可以截取一些“废弃”的明文。
(1)分组长度和密钥长度:当明文分组长度为n比特时,至多需要2n个明文-密文对就可以彻底破解密钥。
同理当密钥长度为n比特时,对一个截获的密文,至多需要试验2n个密钥就可以破解了密文。
因此从安全性角度来考虑,明文分组长度的密钥长度因尽可能的大。
(2)混淆性:所设计的密码应使得明文、密文、密钥之间的依赖关系相当复杂,以至于这种依赖关系对密码分析者来说是无法利用的。
分组密码加密算法的常见算法结构随着计算机技术的不断发展,信息安全问题也越来越受到关注。
在信息传输过程中,数据的加密是保障信息安全的重要手段之一。
分组密码加密算法是一种常见的加密算法,它将明文数据分成若干个固定长度的分组,通过对每个分组进行加密来实现整个消息的加密。
本文将介绍分组密码加密算法的常见算法结构,以及它们的优缺点和应用场景。
1. 基本结构分组密码加密算法的基本结构由两个部分组成:明文分组和密文分组。
明文分组是指明文数据被分割成固定长度的块,每个块长度通常为64位或128位。
密文分组是指加密后的明文分组,长度与明文分组一致。
加密算法的核心是将明文分组转换为密文分组,这个过程称为加密。
解密的过程是将密文分组转换为明文分组。
分组密码加密算法的常见算法结构包括:ECB、CBC、CFB和OFB。
这些算法结构在加密和解密过程中采用不同的方式来处理明文和密文分组。
2. ECB模式ECB(Electronic Codebook)模式是最简单的分组密码加密算法结构,它将每个明文分组单独加密,得到对应的密文分组。
每个明文分组之间是独立的,因此ECB模式无法处理明文分组之间的关系。
这种模式的缺点是,它容易受到重放攻击,即攻击者可以拦截并重复发送相同的密文分组,从而获得明文数据。
ECB模式的优点是加密和解密过程简单,可以并行处理多个分组。
它适用于每个明文分组的安全性要求不高的情况,例如对称密钥的传输和存储。
3. CBC模式CBC(Cipher Block Chaining)模式是一种常见的分组密码加密算法结构,它采用前一个密文分组来加密当前的明文分组。
具体地,在加密过程中,首先将前一个密文分组和当前明文分组进行异或运算,得到一个新的数据块,然后对这个新数据块进行加密。
解密过程与加密过程相反,将密文分组解密后再与前一个密文分组进行异或运算,得到对应的明文分组。
CBC模式的优点是可以处理明文分组之间的关系,提高安全性。
分组密码的基本的工作模式
分组密码是一种将明文数据按照固定大小的分组进行加密的密码算法。
其基本的工作模式包括以下几种:
1. 电子密码本模式(Electronic Codebook, ECB):将每个明文分组独立地加密成密文分组。
这种模式简单直接,但如果相同的明文分组使用相同的密钥进行加密,将得到相同的密文分组,存在安全性问题。
2. 密码分组链接模式(Cipher Block Chaining, CBC):在加密之前,将前一个密文分组与当前明文分组进行异或运算,然后再进行加密。
这种模式避免了ECB模式下相同明文分组产生相同密文分组的问题,并增加了一定的安全性。
3. 输出反馈模式(Output Feedback, OFB):将前一个密文分组作为输入,经过加密算法生成伪随机数流,然后再与当前明文分组进行异或运算得到密文分组。
这种模式具有自同步的特性,但可能受到伪随机数流的影响。
4. 密码反馈模式(Cipher Feedback, CFB):将前一个密文分组作为输入,经过加密算法生成伪随机数流,再与当前明文分组进行异或运算得到密文分组。
与OFB模式类似,但伪随机数流的生成方式不同。
5. 计数器模式(Counter, CTR):使用一个计数器作为输入,经过加密算法生成伪随机数流,再与当前明文分组进行异或运算得到密文分组。
这种模式可以并行地加密多个
分组,具有高效性和安全性。
以上是常见的分组密码的基本工作模式,每种模式都有其特点和适用场景。
在实际使用时,需要根据具体的需求和安全要求选择合适的工作模式。