des演算法的發展

A. DES演算法是屬於對稱加密演算法嗎

是的，
最著名的保密密鑰或對稱密鑰加密演算法DES(Data Encryption Standard)是由IBM公司在70年代發展起來的，並經過政府的加密標准篩選後，於1976年11月被美國政府採用，DES隨後被美國國家標准局和美國國家標准協會(American National Standard Institute， ANSI) 承認。

DES使用56位密鑰對64位的數據塊進行加密，並對64位的數據塊進行16輪編碼。與每輪編碼時，一個48位的「每輪」密鑰值由56位的完整密鑰得出來。DES用軟體進行解碼需要用很長時間，而用硬體解碼速度非常快，但幸運的是當時大多數黑客並沒有足夠的設備製造出這種硬體設備。在1977年，人們估計要耗資兩千萬美元才能建成一個專門計算機用於DES的解密，而且需要12個小時的破解才能得到結果。所以，當時DES被認為是一種十分強壯的加密方法。

但是，當今的計算機速度越來越快了，製造一台這樣特殊的機器的花費已經降到了十萬美元左右，所以用它來保護十億美元的銀行間線纜時，就會仔細考慮了。另一個方面，如果只用它來保護一台伺服器，那麼DES確實是一種好的辦法，因為黑客絕不會僅僅為入侵一個伺服器而花那麼多的錢破解DES密文。由於現在已經能用二十萬美圓製造一台破譯DES的特殊的計算機，所以現在再對要求「強壯」加密的場合已經不再適用了。

三重DES
因為確定一種新的加密法是否真的安全是極為困難的，而且DES的唯一密碼學缺點，就是密鑰長度相對比較短，所以人們並沒有放棄使用DES，而是想出了一個解決其長度問題的方法，即採用三重DES。這種方法用兩個密鑰對明文進行三次加密，假設兩個密鑰是K1和K2，其演算法的步驟如圖5.9所示：

1. 用密鑰K1進行DEA加密。

2. 用K2對步驟1的結果進行DES解密。

3. 用步驟2的結果使用密鑰K1進行DES加密。

這種方法的缺點，是要花費原來三倍時間，從另一方面來看，三重DES的112位密鑰長度是很「強壯」的加密方式了

B. DES演算法的設計目的

DES演算法的設計目的密碼體制中的對稱密碼體制。

這意味著如果一台計算機的速度是每一秒鍾檢測一百萬個密鑰，則它搜索完全部密鑰就需要將近2285年的時間，可見，這是難以實現的。

這並不等於說DES是不可破解的。而實際上，隨著硬體技術和Internet的發展，其破解的可能性越來越大，而且，所需要的時間越來越少。使用經過特殊設計的硬體並行處理要幾個小時。

DES與3DES：

DES向AES過渡的加密演算法，它使用3條56位的密鑰對數據進行三次加密。是DES的一個更安全的變形。它以DES為基本模塊，通過組合分組方法設計出分組加密演算法。比起最初的DES，3DES更為安全。

該方法使用兩個密鑰，執行三次DES演算法，加密的過程是加密-解密-加密，解密的過程是解密-加密-解密。

C. DES加密演算法是什麼時候產生的是公開的演算法嗎三重DES演算法又是如何產生的，是否是公開的

是公開的，三重DES就是算三次，嗯

D. 關於DES加密演算法

數據加密演算法
數據加密演算法DES
數據加密演算法（Data Encryption Algorithm，DEA）的數據加密標准（Data Encryption Standard，DES）是規范的描述，它出自 IBM 的研究工作，並在 1997 年被美國政府正式採納。它很可能是使用最廣泛的秘鑰系統，特別是在保護金融數據的安全中，最初開發的 DES 是嵌入硬 件中的。通常，自動取款機（Automated Teller Machine，ATM）都使用 DES。
DES 使用一個 56 位的密鑰以及附加的 8 位奇偶校驗位，產生最大 64 位的分組大小。這是一個迭代的分組密碼，使用稱為 Feistel 的技術，其中將加密的文本塊分成兩半。使用子密鑰對其中一半應用循環功能，然後將輸出與另一半進行「異或」運算；接著交換這兩半，這一過程會繼續下去，但最後一個循環不交換。DES 使用 16 個循環。
攻擊 DES 的主要形式被稱為蠻力的或徹底密鑰搜索，即重復嘗試各種密鑰直到有一個符合為止。如果 DES 使用 56 位的密鑰，則可能的密鑰數量是 2 的 56 次方個。隨著計算機系統能力的不斷發展，DES 的安全性比它剛出現時會弱得多，然而從非關鍵性質的實際出發，仍可以認為它是足夠的。不過 ，DES 現在僅用於舊系統的鑒定，而更多地選擇新的加密標准 — 高級加密標准（Advanced Encryption Standard，AES）。
DES 的常見變體是三重 DES，使用 168 位的密鑰對資料進行三次加密的一種機制；它通常（但非始終）提供極其強大的安全性。如果三個 56 位的子元素都相同，則三重 DES 向後兼容 DES。
IBM 曾對 DES 擁有幾年的專利權，但是在 1983 年已到期，並且處於公有范圍中，允許在特定條件下可以免除專利使用費而使用。

E. 簡述DES演算法和RSA演算法的基本思想

DES演算法全稱為Data Encryption Standard,即數據加密演算法,它是IBM公司於1975年研究成功並公開發表的。DES演算法的入口參數有三個:Key、Data、Mode。其中Key為8個位元組共64位,是DES演算法的工作密鑰;Data也為8個位元組64位,是要被加密或被解密的數據;Mode為DES的工作方式,有兩種:加密或解密。
DES演算法把64位的明文輸入塊變為64位的密文輸出塊,它所使用的密鑰也是64位，其演算法主要分為兩步：
1�初始置換
其功能是把輸入的64位數據塊按位重新組合,並把輸出分為L0、R0兩部分,每部分各長3 2位,其置換規則為將輸入的第58位換到第一位,第50位換到第2位……依此類推,最後一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出後的兩部分，L0是輸出的左32位,R0是右32位,例:設置換前的輸入值為D1D2D3……D64,則經過初始置換後的結果為:L0=D58D50……D8;R0=D57D49……D7。
2�逆置換
經過16次迭代運算後,得到L16、R16,將此作為輸入,進行逆置換,逆置換正好是初始置換的逆運算，由此即得到密文輸出。

RSA演算法簡介
這種演算法1978年就出現了，它是第一個既能用於數據加密也能用於數字簽名的演算法。它易於理解和操作，也很流行。演算法的名字以發明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman。但RSA的安全性一直未能得到理論上的證明。

RSA的安全性依賴於大數分解。公鑰和私鑰都是兩個大素數（ 大於 100個十進制位）的函數。據猜測，從一個密鑰和密文推斷出明文的難度等同於分解兩個大素數的積。

密鑰對的產生。選擇兩個大素數，p 和q 。計算：

n = p * q

然後隨機選擇加密密鑰e，要求 e 和 ( p - 1 ) * ( q - 1 ) 互質。最後，利用Euclid 演算法計算解密密鑰d, 滿足

e * d = 1 ( mod ( p - 1 ) * ( q - 1 ) )

其中n和d也要互質。數e和n是公鑰，d是私鑰。兩個素數p和q不再需要，應該丟棄，不要讓任何人知道。

加密信息 m（二進製表示）時，首先把m分成等長數據塊 m1 ,m2,..., mi ，塊長s，其中 2^s <= n, s 盡可能的大。對應的密文是：

ci = mi^e ( mod n ) ( a )

解密時作如下計算：

mi = ci^d ( mod n ) ( b )

RSA 可用於數字簽名，方案是用 ( a ) 式簽名， ( b )式驗證。具體操作時考慮到安全性和 m信息量較大等因素，一般是先作 HASH 運算。

RSA 的安全性。

RSA的安全性依賴於大數分解，但是否等同於大數分解一直未能得到理論上的證明，因為沒有證明破解RSA就一定需要作大數分解。假設存在一種無須分解大數的演算法，那它肯定可以修改成為大數分解演算法。目前， RSA的一些變種演算法已被證明等價於大數分解。不管怎樣，分解n是最顯然的攻擊方法。現在，人們已能分解140多個十進制位的大素數。因此，模數n必須選大一些，因具體適用情況而定。

RSA的速度。

由於進行的都是大數計算，使得RSA最快的情況也比DES慢上100倍，無論是軟體還是硬體實現。速度一直是RSA的缺陷。一般來說只用於少量數據加密。

RSA的選擇密文攻擊。

RSA在選擇密文攻擊面前很脆弱。一般攻擊者是將某一信息作一下偽裝(Blind)，讓擁有私鑰的實體簽署。然後，經過計算就可得到它所想要的信息。實際上，攻擊利用的都是同一個弱點，即存在這樣一個事實：乘冪保留了輸入的乘法結構：

( XM )^d = X^d *M^d mod n

前面已經提到，這個固有的問題來自於公鑰密碼系統的最有用的特徵--每個人都能使用公鑰。但從演算法上無法解決這一問題，主要措施有兩條：一條是採用好的公鑰協議，保證工作過程中實體不對其他實體任意產生的信息解密，不對自己一無所知的信息簽名；另一條是決不對陌生人送來的隨機文檔簽名，簽名時首先使用One-Way Hash Function對文檔作HASH處理，或同時使用不同的簽名演算法。在中提到了幾種不同類型的攻擊方法。

RSA的公共模數攻擊。

若系統中共有一個模數，只是不同的人擁有不同的e和d，系統將是危險的。最普遍的情況是同一信息用不同的公鑰加密，這些公鑰共模而且互質，那末該信息無需私鑰就可得到恢復。設P為信息明文，兩個加密密鑰為e1和e2，公共模數是n，則：

C1 = P^e1 mod n

C2 = P^e2 mod n

密碼分析者知道n、e1、e2、C1和C2，就能得到P。

因為e1和e2互質，故用Euclidean演算法能找到r和s，滿足：

r * e1 + s * e2 = 1

假設r為負數，需再用Euclidean演算法計算C1^(-1)，則

( C1^(-1) )^(-r) * C2^s = P mod n

另外，還有其它幾種利用公共模數攻擊的方法。總之，如果知道給定模數的一對e和d，一是有利於攻擊者分解模數，一是有利於攻擊者計算出其它成對的e』和d』，而無需分解模數。解決辦法只有一個，那就是不要共享模數n。

RSA的小指數攻擊。 有一種提高RSA速度的建議是使公鑰e取較小的值，這樣會使加密變得易於實現，速度有所提高。但這樣作是不安全的，對付辦法就是e和d都取較大的值。

RSA演算法是第一個能同時用於加密和數字簽名的演算法，也易於理解和操作。 RSA是被研究得最廣泛的公鑰演算法，從提出到現在已近二十年，經歷了各種攻擊的考驗，逐漸為人們接受，普遍認為是目前最優秀的公鑰方案之一。RSA的安全性依賴於大數的因子分解，但並沒有從理論上證明破譯RSA的難度與大數分解難度等價。即RSA的重大缺陷是無法從理論上把握它的保密性能如何，而且密碼學界多數人士傾向於因子分解不是NPC問題。RSA的缺點主要有：A)產生密鑰很麻煩，受到素數產生技術的限制，因而難以做到一次一密。B)分組長度太大，為保證安全性，n 至少也要 600 bits以上，使運算代價很高，尤其是速度較慢，較對稱密碼演算法慢幾個數量級；且隨著大數分解技術的發展，這個長度還在增加，不利於數據格式的標准化。目前，SET(Secure Electronic Transaction)協議中要求CA採用2048比特長的密鑰，其他實體使用1024比特的密鑰。

F. 國際數據加密演算法的介紹

國際數據加密演算法（IDEA）是上海交通大學教授來學嘉與瑞士學者James Massey聯合提出的。它在1990年正式公布並在以後得到增強。這種演算法是在DES演算法的基礎上發展出來的，類似於三重DES。發展IDEA也是因為感到DES具有密鑰太短等缺點。IDEA的密鑰為128位，這么長的密鑰在今後若干年內應該是安全的。

G. 「DES」的名詞解釋

DES全稱為Data Encryption Standard，即數據加密標准，是一種使用密鑰加密的塊演算法。

1977年被美國聯邦政府的國家標准局確定為聯邦資料處理標准（FIPS），並授權在非密級政府通信中使用，隨後該演算法在國際上廣泛流傳開來。需要注意的是，在某些文獻中，作為演算法的DES稱為數據加密演算法，已與作為標準的DES區分開來。

DES設計中使用了分組密碼設計的兩個原則：混淆和擴散，其目的是抗擊敵手對密碼系統的統計分析。混淆是使密文的統計特性與密鑰的取值之間的關系盡可能復雜化，以使密鑰和明文以及密文之間的依賴性對密碼分析者來說是無法利用的。

(7)des演算法的發展擴展閱讀

DES使用56位密鑰對64位的數據塊進行加密，並對64位的數據塊進行16輪編碼。與每輪編碼時，一個48位的「每輪」密鑰值由56位的完整密鑰得出來。DES用軟體進行解碼需要用很長時間，而用硬體解碼速度非常快。

在1977年，人們估計要耗資兩千萬美元才能建成一個專門計算機用於DES的解密，而且需要12個小時的破解才能得到結果。所以，當時DES被認為是一種十分強壯的加密方法。

隨著攻擊技術的發展，DES本身又有發展，如衍生出可抗差分分析攻擊的變形DES以及密鑰長度為128比特的三重DES等。