课题15对称加密算法及其应用

*,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,课题十五 对称加密算法及其应用,网络安全运行与维护,课题,SUBJECT,信息,教学任务,：对称加密算法及其应用,知识目标：了解常见的对称加密算法，掌握,DES,算法及其基本思想，了解,DES,算法的安全性，了解其他常用的对称加密算法,能力目标：能够使用对称加密小工具进行文本和文件的各种对称加密,重 点：对称加密算法原理及应用,难 点：对称加密算法原理,教学方法：演示法、案例教学法、任务驱动法,课堂类型：新授课,教 具：,PC,机、教学软件,对称加密算法的基本思想,数据加密标准,DES,其他常用的对称加密算法,DES,算法在网络安全中的应用,一、对称加密算法的基本思想,算法类型,通信模型,数据加密标准（,DES,）,三重,DES,（,Triple DES,）,国际数据加密算法（,IDEA,）,高级加密标准（,AES,）,对称密钥算法,一、对称加密算法的基本思想,对称算法通信模型,一、对称加密算法的基本思想,对称加密的优缺点,算法实现快、密钥简短,优点,密钥的传递,密钥的管理,缺点,二、数据加密标准,DES,20,世纪,70,年代初，非军用密码学的研究处于混乱不堪的状态中。,1972,年，美国国家标准局（,NBS,），即现在的国家标准与技术研究所（,NIST,），拟定了一个旨在保护计算机和通信数据的计划。计划中提出要开发一个单独的标准密码算法。,1973,年，,NBS,公开征集标准密码算法。,1974,年，,NBS,第二次征集。收到一个有前途的候选算法，该算法从,IBM 1970,年初开发出的,Lucifer,算法发展而来。,1975,年,3,月，,NBS,公布了算法细节。,1976,年,11,月，,DES,被美国政府采纳作为联邦标准，并授权在非密级的政府通信中使用。,1981,年，美国国家标准研究所（,ANSI,）批准,DES,作为私营部门的标准（,ANSI X3.92,）。,数据加密标准（,DES,）,二、数据加密标准,DES,DES,是一种分组加密算法，输入的明文为,64,位，密钥为,56,位，生成的密文为,64,位。,DES,对,64,位的明文分组进行操作。通过一个初始置换，将明文分组分成左半部分和右半部分，各,32,位长。然后进行,16,轮完全相同的运算。,数据加密标准（,DES,）,DES,算法加密流程,输入,64,比特明文数据,初始置换,IP,在密钥控制下,16,轮迭代,初始逆置换,IP,-1,输出,64,比特密文数据,交换左右,32,比特,二、数据加密标准,DES,DES,使用,56,位密钥对,64,位的数据块进行加密，并对,64,位的数据块进行,16,轮编码。在,1977,年，人们估计要耗资两千万美元才能建成一个专门计算机用于,DES,的解密，而且需要,12,个小时的破解才能得到结果。所以，当时,DES,被认为是一种十分强壮的加密方法。,DES,的破译,基于,1997,年的技术统计分析的攻击结果）,破解所需 攻击者,平均时间 类型,密钥长度,个人攻击,小组攻击,院、校网络攻击,大公司,军事情报机构,40,数周,数日,数时,数毫秒,数微秒,56,数百年,数十年,数年,数小时,数秒钟,64,数千年,数百年,数十年,数日,数分钟,80,不可能,不可能,不可能,数百年,数百年,128,不可能,不可能,不可能,不可能,数千年,攻击者类型,所配有的计算机资源,每秒处理的密钥数,个人攻击,1,台高性能桌式计算机及其软件,2,17,-2,24,小组攻击,16,台高性能桌式计算机及其软件,2,21,-2,24,院、校网络攻击,256,台高性能桌式计算机及其软件,2,25,-2,28,大公司,配有价值,1,百万美元的硬件,2,43,军事情报机构,配有价值,1,百万美元的硬件及先进的攻击技术,2,55,三、其他常用的对称加密算法,三重,DES,用两个密钥（或三个密钥）对明文进行三次加密解密运算。,密钥长度从,56,位变成,112,位（或,168,位）。,三重,DES,（,Triple DES,）,明文,用,K1,加密,密文,密文,K1,：密钥,1,K2,：密钥,2,K3,：密钥,3,密文,用,K2,解密,用,K1,加密,明文,用,K1,加密,密文,密文,密文,用,K2,解密,用,K3,加密,三、其他常用的对称加密算法,IDEA,（,Internation Data Encryption Algorithm,）数据加密算法是由瑞士联邦技术学院的中国学者来学嘉博士和著名的密码专家,James L.Massey,于,1990,年联合提出的,PES(,建议标准算法称作,PES(Proposed Encryption Standard),，,91,年修订，,92,公布细节并更名为,IDEA,。,IDEA,是对称、分组密码算法，输入明文为,64,位，密钥为,128,位，生成的密文为,64,位，,8,圈；,设计目标从两个方面考虑,加密强度,易实现性,IDEA,是一种专利算法,(,在欧洲和美国,),，专利由瑞士的,Ascom,公司拥有。,IDEA,算法,三、其他常用的对称加密算法,1997,年,4,月,15,日，美国国家标准技术研究所（,NIST,）发起征集高级加密标准（,Advanced Encryption Standard,）,AES,的活动，活动目的是确定一个非保密的、可以公开技术细节的、全球免费使用的分组密码算法，作为新的数据加密标准。,1997,年,9,月,12,日，美国联邦登记处公布了正式征集,AES,候选算法的通告。作为进入,AES,候选过程的一个条件，开发者承诺放弃被选中算法的知识产权。,对,AES,的基本要求是：比三重,DES,快、至少与三重,DES,一样安全、数据分组长度为,128,比特、密钥长度为,128/192/256,比特。,AES,算法（,1,）,1998,年,8,月,12,日，在首届,AES,会议上指定了,15,个候选算法。,1999,年,3,月,22,日第二次,AES,会议上，将候选名单减少为,5,个，这,5,个算法是,RC6,，,Rijndael,，,SERPENT,，,Twofish,和,MARS,。,2000,年,4,月,13,日，第三次,AES,会议上，对这,5,个候选算法的各种分析结果进行了讨论。,2000,年,10,月,2,日，,NIST,宣布了获胜者,Rijndael,算法，,2001,年,11,月出版了最终标准,FIPS PUB197,。,AES,算法（,2,）,四、,DES,算法在网络安全中的应用,大文件的加密,【,课堂演练,】,对称加密小工具,Apocalypso,的使用,1,、文本的加密,2,、文件的加密,DES,算法在网络安全中的应用,小结,SUMMARY,对称加密算法的基本思想,数据加密标准,DES,其他常用的对称加密算法,DES,算法在网络安全中的应用,课外作业,HOMEWORK,尝试使用对称加密算法加密文件,教材,157,页 第,1,题,