第02章 对称密钥密码体系
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对称密钥密码系统2000多年以前,罗马国王Julius Caesar使用过现今被称为“凯撒密码”的加密算法。
此加密算法其实是“移位密码”算法的一个特例。
由于移位密码安全性不高,使用穷举爆力技术很容易将其破解,于是人们发明了“代换密码”。
而移位密码其实是代换密码的一个子集。
虽然代换密码安全性有所提高,使用穷举爆力技术较难破解,然而使用统计密码分析技术却可以很容易地破解代换密码。
到了几百年前,有人发明了“置换密码”有时也叫“换位密码”,之后现代密码技术开始出现。
很多人把Claude Shannon誉为现代密码学之父,他提出了“扩散”和“混淆”来构造密码体制的基本要素。
这种加密技术可以有效的挫败使用统计分析技术来破解密码。
1973年,Horst Feistel公开了他的“Feistel密码”,这是第一个体现密码之父Shannon思想的密码系统。
目前,几乎所有的对称密码系统都使用了Feistel密码的设计特征。
1973年,(美)国家标准局(NBS),即现在的(美)国家标准技术研究所(NIST)公布了征求国家密码标准的提案,人们建议了许多的密码系统。
1977年7月,NBS经过对众多的密码系统进行评估后,采纳了IBM在20世纪60年代(1960s)研制出来的一个密码系统作为数据加密标准(DES),此系统是由Horst Feistel领导的一个研究组研制出来的。
这个密码系统基于一个称为LUCIFER[Fic73]的密码系统。
LUCIFER密码系统本质上是Feistel密码的一个推广。
1983年、1988年和1993年,DES再度被认定为(美)国家标准。
1997年,RSA实验室发布了一个以10000美元作为酬金的挑战:寻找一个前面带有一个已知明文块的密文的DES密钥。
由Roche Verse牵头的一个工程小组动用了70000多台通过因特网连接起来的计算机系统,使用穷举爆力攻击程序大约花费96天的时间找到了正确的DES密钥。
河南科技大学毕业设计(论文)题目_________________姓名________院(系)________专业________指导教师________年月日毕业设计(论文)任务书填表时间:2008年12月10日研究所(教研室)主任签字:年月日对称密钥密码算法研究摘要对称密码是现代密码学中的一个重要分支,其诞生和发展有着广泛的使用背景和重要的理论价值。
目前这一领域还有许多理论和实际问题有待继续研究和完善。
这些问题包括:如何设计可证明安全的密码算法;如何加强现有算法及其工作模式的安全性;如何测试密码算法的安全性;如何设计安全的密码组件,例如S-盒、扩散层及密钥扩展算法等。
目前分组密码所采用的整体结构可分为Feistel 结构(如CAST-256、DEAL、DFC、E2等)、SP网络(如Safer+、Serpent 等)及其他密码结构(例如Frog和HPC)。
Feistel 结构最大的优点是容易保证加解密的相似性;SP 网络则是扩散性能比较好。
AES 沿袭了SQUARE 的特点采用了SP 网络结构,并在加解密过程大量使用矩阵运算,这样做使得加密和解密过程略有不同,但大幅提高了算法实现的效率。
虽然AES的设计在分组密码系统的发展上有了一个质的飞跃,然而目前仍有研究和改进的空间。
AES 在多种平台上实现的效率有待进一步提高,同时新的加解密工作模式也有待研究。
本论文简单介绍了对称密码学的部分基本知识和AES 算法的工作过程,根据AES 算法大量矩阵运算的的特点,改进了传统的加解密速度,给出了其在时间上的优化:该算法的时间优化能够提高AES算法的加解密速度。
关键词:对称加密算法,DES,Rijndael,有限域The Research Of Symmetric Key Cipher AlgorithmABSTRACTSymmetrical cryptosystem is an important branch of modern cryptography, with i ts appearance and development there are wide applicant background and theorial value. There are lot theorial and applicant problems need to be studied and optimized, such as: how to design a provable safe cryptosystem, how to strengthen the safty of algorithms and working modules which are already available, how to test the safty of a cipher algorithm, how to design safe components of a cryptosystem, as S-boxes, diffusing layers, and key-expanding processes, etc.The general architecture of symmetrical cryp tosystem at present can be sorted as Feistel (CAST-256, DEAL, DFC E2, etc.), SP network (Safer+, Serpent, etc.) and other architectures (Frog, HPC). Symmetry is the most distinct character of Feistel, while SP network has a good deffuse capability. AES inh erited SQUARE in designation, and added in a lot of matrix operations. This causes a bit different between encryption and decryption, but it optimizes the efficiency of the algorism.AES is a rapid progress in cryptosystem development, however, it needs to be ameliorated yet. The efficiency of AES may be boosted, and new working module is also necessary to be developed. This paper introuduces the theory of semmetrical cryptography and the working process of AES algorithm, improves a conventional means o f increasing the encrypting speed , proposes its optimized algorism, which can greately increase the encryptingspeed。