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密码算法是分组密码算法一、协议方信息1、提供方：＿___________________________2、使用方：＿___________________________二、协议背景分组密码算法是将明文数据分成固定长度的组（称为分组），然后对每个分组应用相同的加密或解密操作。
这种算法在现代密码学中具有重要地位，广泛应用于数据加密、身份验证、数字签名等领域。
三、分组密码算法的定义与特点11 定义分组密码算法是一种对称密钥密码算法，它将明文分成固定长度的分组，并对每个分组进行独立的加密或解密操作。
111 分组长度分组的长度通常为 64 位、128 位或 256 位等。
112 密钥长度密钥的长度也有多种选择，常见的有 128 位、192 位和 256 位等。
12 特点分组密码算法具有加密速度快、易于实现硬件加密、安全性高等优点。
121 加密确定性对于相同的明文分组和密钥，加密结果是唯一确定的。
122 扩散与混淆通过扩散和混淆操作，使明文和密文之间的统计关系变得复杂，增加密码分析的难度。
四、常见的分组密码算法21 DES（Data Encryption Standard）是一种早期的分组密码算法，分组长度为 64 位，密钥长度为 56 位。
211 算法原理基于置换和替换操作。
212 安全性分析由于密钥长度较短，安全性相对较低，已逐渐被更安全的算法取代。
22 AES（Advanced Encryption Standard）是目前广泛使用的分组密码算法，分组长度为 128 位，密钥长度可选择 128 位、192 位或 256 位。
221 算法优势具有高效性、安全性和灵活性。
222 应用场景在网络通信、存储加密等领域广泛应用。
五、分组密码算法的工作模式31 电子密码本模式（ECB）将每个明文分组独立加密，相同的明文分组得到相同的密文分组。
311 优点简单、易于实现。
312 缺点可能暴露明文的模式，安全性较低。
第三章习题1简述分组密码算法的基本工作原理。
答分组密码在加密过程中不是将明文按字符逐位加密而是首先要将待加密的明文进行分组每组的长度相同然后对每组明文分别加密得到密文。
分组密码系统采用相同的加密密钥和解密密钥这是对称密码系统的显著特点。
例如将明文分为m块0121mPPPP每个块在密钥作用下执行相同的变换生成m个密文块0121mCCCC每块的大小可以任意长度但通常是每块的大小大于等于64位块大小为1比特位时分组密码就变为序列密码如图是通信双方最常用的分组密码基本通信模型。
加密算法解码算法明文x密文y明文x密钥k密钥kkExykDyxAliceBob不安全信道安全信道密钥k攻击者图分组密码基本通信模型图在图中参与通信的实体有发送方Alice、接收方Bob。
而攻击者是在双方通信中试图攻击发方或者收方信息服务的实体攻击者经常也称为敌人、对手、搭线者、窃听者、入侵者等并且攻击者通常企图扮演合法的发送方或者接收方。
2为了保证分组密码算法的安全对分组密码算法的要求有哪些答为了保证分组密码的安全强度设计分组密码时应遵循如下的基本原则1分组长度足够长防止明文穷举攻击例如DESData Encryption Standard、IDEAInternational Data Encryption Algorithm等分组密码算法分组块大小为64比特在生日攻击下用322组密文破解成功概率为0.5同时要求32152642bitsMB大小的存储空间故在目前环境下采用穷举攻击DES、IDEA等密码算法是不可能而AES明文分组为128比特同样在生日攻击下用642组密文破解成功概率为0.5同时要求存储空间大小为644821282bitsMB采用穷举攻击AES算法在计算上就更不可行。
2 密钥量足够大同时需要尽可能消除弱密钥的使用防止密钥穷举攻击但是由于对称密码体制存在密钥管理问题密钥也不能过大。
3密钥变换足够复杂能抵抗各种已知攻击如差分攻击、线性攻击、边信道攻击等即使得攻击者除了穷举攻击外找不到其它有效攻击方法。
分组密码的攻击方法与实例分析快速发展的网络技术和普及了计算机的应用，已经成为现代社会的重要组成部分。
作为一种必要的措施，用信息安全技术来保护数据和系统安全受到了广泛重视。
其中，分组密码技术作为最常用的信息安全技术，被广泛地应用于网络安全、电子商务安全等领域，已经发展成为重要的数据保密手段和密码技术理论。
但是，无论是在实践中还是在理论中，由于其本身特点，分组密码技术面临着攻击方法，被攻破也是不可避免的。
首先，从定义来看，分组密码技术是通过将明文映射成一组加密码，使攻击者无法推测出原始信息，从而保证信息安全。
分组密码技术也是一种非对称加密，具有无法破解、保护信息安全等特点，可用于文本、图像、视频等的加密。
但由于其易受到统计攻击、差分攻击、伪造攻击等攻击，也严重影响了它的安全性。
首先，统计攻击是一种常见的攻击方法，可以破解分组密码技术。
统计攻击主要是通过分析给定的加密信息，从而推断出明文信息的过程。
统计攻击的执行者可以分析出加密信息中的特征，并与明文信息的特征做比较，从而推测出明文信息，实现对分组密码的破解。
其次，差分攻击也是分组密码的一种常见的攻击方法，原理是分析两个相邻密文的差分，以便破解给定的分组密码。
基本原理是：分析两个相邻的分组密文差分，推断出加密时所用的密钥流，从而实现对分组密码的破解。
此外，伪造攻击也是一种令人担忧的攻击方式，采用伪造攻击可以对分组密码产生威胁。
原理是：它可以将一个未经授权的加密信息伪装成一个由攻击者自己授权的消息，从而冒充有权用户拥有一个非法的加密信息。
伪造攻击可用于破解分组密码，实现对分组密码的攻击。
最后，编码攻击是指破解分组密码的攻击方式，它是通过攻破分组密码算法所实现的。
它在给定密钥的情况下，可以解密出明文信息，也可以破解出密钥结构，从而破解出分组密码。
以上三种攻击方式都可以对分组密码技术实施攻击，从而使信息安全受到威胁。
由此可见，尽管分组密码技术在信息安全方面有许多优势，但也必须对其进行有效的防范和攻击，才能使其真正成为信息安全的一大助力。
第一章 基本概念1. 密钥体制组成部分：明文空间，密文空间，密钥空间，加密算法，解密算法2、一个好密钥体制至少应满足的两个条件：（1）已知明文和加密密钥计算密文容易；在已知密文和解密密钥计算明文容易；（2）在不知解密密钥的情况下，不可能由密文c 推知明文3、密码分析者攻击密码体制的主要方法：（1）穷举攻击（解决方法:增大密钥量）（2）统计分析攻击（解决方法：使明文的统计特性与密文的统计特性不一样）（3）解密变换攻击（解决方法：选用足够复杂的加密算法）4、四种常见攻击（1）唯密文攻击：仅知道一些密文（2）已知明文攻击：知道一些密文和相应的明文（3）选择明文攻击：密码分析者可以选择一些明文并得到相应的密文（4）选择密文攻击：密码分析者可以选择一些密文，并得到相应的明文【注：✍以上攻击都建立在已知算法的基础之上；✍以上攻击器攻击强度依次增加；✍密码体制的安全性取决于选用的密钥的安全性】第二章 古典密码（一）单表古典密码1、定义：明文字母对应的密文字母在密文中保持不变2、基本加密运算设q 是一个正整数，}1),gcd(|{};1,...,2,1,0{*=∈=-=q k Z k Z q Z q q q（1）加法密码✍加密算法：κκ∈∈===k X m Z Z Y X q q ;,;对任意，密文为：q k m m E c k m od )()(+== ✍密钥量：q（2）乘法密码✍加密算法：κκ∈∈===k X m Z Z Y X q q ;,;*对任意，密文为：q km m E c k m od )(==✍解密算法：q c k c D m k mod )(1-==✍密钥量：)(q ϕ（3）仿射密码✍加密算法：κκ∈=∈∈∈===),(;},,|),{(;21*2121k k k X m Z k Z k k k Z Y X q q q 对任意；密文✍解密算法：q k c k c D m k mod )()(112-==- ✍密钥量：)(q q ϕ（4）置换密码✍加密算法：κσκ∈=∈==k X m Z Z Y X q q ;,;对任意上的全体置换的集合为，密文✍密钥量：!q ✍仿射密码是置换密码的特例3.几种典型的单表古典密码体制（1）Caeser 体制：密钥k=3（2）标准字头密码体制：4.单表古典密码的统计分析（1）26个英文字母出现的频率如下：频率 约为0.12 0.06到0.09之间 约为0.04 约0.015到0.028之间小于0.01 字母 e t,a,o,i.n,s,h,r d,l c,u,m,w,f,g,y,p,b v,k,j,x,q ,z【注：出现频率最高的双字母：th ；出现频率最高的三字母：the 】（二）多表古典密码1.定义：明文中不同位置的同一明文字母在密文中对应的密文字母不同2.基本加密运算（1）简单加法密码✍加密算法:κκ∈=∈====),...,(,),...,(,,11n n n n q n q n n k k k X m m m Z Z Y X 对任意设,密文：✍密钥量：n q（2）简单乘法密码✍密钥量：n q )(ϕ1.简单仿射密码✍密钥量：n n q q )(ϕ2.简单置换密码✍密钥量：n q )!(（3）换位密码✍密钥量：!n（4）广义置换密码✍密钥量：)!(n q（5）广义仿射密码✍密钥量：n n r q3.几种典型的多表古典密码体制（1）Playfair 体制：✍密钥为一个5X5的矩阵✍加密步骤：a.在适当位置闯入一些特定字母，譬如q,使得明文字母串的长度为偶数，并且将明文字母串按两个字母一组进行分组，每组中的两个字母不同。
分组密码分组密码概述所谓分组密码，简单地说就是对明⽂进⾏分组，每组的长度都相同，然后对每组明⽂使⽤密钥进⾏加密得密⽂，解密即对每组明⽂使⽤密钥进⾏解密得到明⽂。
通常情况是明⽂、密⽂等长。
(好处是处理速度快，节约了存储，避免了浪费带宽.)1. 定义分组密码包含5个部分{M,C,K,E,D},M=F(2,n)明⽂空间K=F(2,k)密钥空间C=F(2,n)密⽂空间E加密变换；D解密变换明⽂m1m2……mn通过密钥k加密算法得到密⽂c1c2……cn分组密码是⼀种映射：E：M*K->CD：C*K->M注：分组密码实际上是{0,1,2,……,2^n-1}到其⾃⾝的⼀⼀映射，密钥k不同映射不同。
2. 基本要求分组长度⾜够长(防⽌明⽂穷举攻击)密钥长度⾜够长(防⽌密钥穷举攻击)加解密算法要⾜够复杂(能抗击各种已知攻击)3. 分组密码的原则为有效抵抗对密码体质的通知分析，⾹农提出了两个原则：扩展原则和混乱原则。
扩散：指每1bit明⽂的变化尽可能多地影响密⽂序列的bit，以隐蔽明⽂的统计特性，防⽌对密钥进⾏逐段攻击破译；混乱：指加密变换过程中明⽂、密钥以及密⽂之间的关系尽可能的复杂，以防⽌破译者采⽤统计分析⽅法进⾏攻击。
4. 分组密码的结构（SP⽹络）需求分析：⼀个分组密码既要难于分析(复杂)，⼜要易于实现(简单),迭代密码可克服这⼀对⽭盾。
其加密变换⼀般采取如下结构：由⼀个简单的函数F（易于实现）迭代若⼲次⽽形成。
其中Yi-1是第i轮迭代的输⼊，Yi是第i轮的输出，Zi由密钥k导出，这类密码即迭代密码。
如DES是16轮迭代密码，多次迭代可实现必要的混乱与扩散。
F函数采⽤代换置换结构，置换由P盒实现，起扩散作⽤，代换可提供混淆作⽤，其中代换被精⼼设计且起关键作⽤，⼈们常称其为“⿊盒⼦”。
SP结构具有雪崩效应，雪崩效应指输⼊（明⽂或密钥）即使只有很⼩的变化，也会导致输出（密⽂）产⽣巨⼤的变化。
