密碼算法

DES

首先聲明！！！
由于DES的密文可以在短時間內(nèi)被破譯，現(xiàn)已不再使用。

是什么？

DES（Data Encryption Standard）是1977年美國聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)（FIPS）中采用的一種對稱密碼。

怎么做？（加密和解密）

DES將64 bits的明文加密成64 bits的密文。但實(shí)質(zhì)上其密鑰長度為56 bits，因?yàn)槊扛?個比特會設(shè)置一個檢查錯誤的比特。
由于每次只能加密64比特，所以當(dāng)明文較長時，需要對加密進(jìn)行迭代，迭代的方式即稱為模式。（后續(xù)提及）

DES加密和解密

DES的結(jié)構(gòu)（Feistel網(wǎng)絡(luò)）

在Feistel網(wǎng)絡(luò)中，加密的各個步驟稱為輪（round），整個加密過程就是進(jìn)行若干次輪的循環(huán)。DES是一種16輪循環(huán)的Feistel網(wǎng)絡(luò)。

Feistel網(wǎng)絡(luò)加密和解密

具體步驟：

輸入的64比特?cái)?shù)據(jù)劃分為兩個32比特，分別作為“左側(cè)”LD和“右側(cè)”RD輸入。

((RD + 子密鑰) --> 輪函數(shù)f) XOR (LD) = 加密后的LD 向下作為下一輪左側(cè)。

RD直接向下作為下一輪右側(cè)。

其中，
“輪函數(shù)”：根據(jù)RD與子密鑰生成看似隨機(jī)的比特序列，用于對LD加密。
“子密鑰”：本輪加密所使用的密鑰，每一輪都需要一個不同的子密鑰（subkey）。

注意：
最后一輪加密后，不需要對調(diào)。
使用同一子密鑰按照相反順序，即可完成解密——加密解密結(jié)構(gòu)相同。
Feistel網(wǎng)絡(luò)中輪數(shù)可以任意增加，可以使用任意函數(shù)作為輪函數(shù)（即使不存在反函數(shù)也OK!）。
越復(fù)雜越好！反正能解！
綜上，無論任何輪數(shù)，任何輪函數(shù)，都可用相同結(jié)構(gòu)加密和解密，且加密結(jié)果必定能正確解密。

三重DES

是什么？

三重DES（triple-DES）是為了增加DES的強(qiáng)度，重復(fù)3次所得到的一種密碼算法，縮寫3DES

怎么做？

其過程是 加密–解密–加密 ，為的是兼容普通的DES（當(dāng)所有密鑰相同時）。
使用兩(三)種不同密鑰的算法，稱為DES-EDE2(3)(Encryption、Decryption)

結(jié)構(gòu)

DES-EDE3加密過程

現(xiàn)狀

處理速度不高，除了向下兼容，很少用于新的用途。

AES——高級加密標(biāo)準(zhǔn)

2000年，AES（Advanced Encryption Standard）最終被確定為Rijndael對稱密碼算法。

什么是Rijndael

Rijndael的分組長度和密鑰長度可以選擇以32比特為單位，在128到256比特的范圍。
AES規(guī)格，分組長度固定為128比特，密鑰長度只有128、192和256比特三種。

Rijndael的加密和解密

DES使用Feistel網(wǎng)絡(luò)，Rijndael算法使用SPN結(jié)構(gòu)（Substitution-Permutation network， 代替置換網(wǎng)絡(luò)）。
與DES一樣，Rijndael算法也是由多個輪構(gòu)成，每一輪分為SubBytes、ShiftRows、MixColumns和AddRoundKey四個步驟。

加密四個步驟

輸入分組為128比特，即16字節(jié)

SubBytes（逐字節(jié)替換）：以每個字節(jié)的值（0~255）為索引，從一張擁有256個值的替換表（S-Box）中查找對應(yīng)值。

SubBytes（逐字節(jié)替換）

ShiftRows（行平移）：以4字節(jié)為單位的行（row）按一定規(guī)則向左平移，且每一行平移的字節(jié)數(shù)不同。

ShiftRows（行平移）

MixColumns（列混合）：將每列4字節(jié)值根據(jù)矩陣運(yùn)算轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗獾闹怠?/li>

MixColumns（列混合）

AddRoundKey（輪密鑰XOR）：將每1字節(jié)與輪密鑰進(jìn)行XOR。

AddRoundKey（輪密鑰XOR）

其解密過程也是使用相同的結(jié)構(gòu)，順序調(diào)換罷了。
在這種結(jié)構(gòu)中，輸入的所有比特在一輪中都會被加密，這個Feistel網(wǎng)絡(luò)有所區(qū)別，使得其加密所需輪數(shù)更少，此外，加密過程還能以字節(jié)、行、列為單位并行計(jì)算。

------本文圖文參考書《圖解密碼技術(shù)》------

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的01. 对称密码——算法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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