分组密码总结-DES,AES,SM4
简介 分组密码属于对称密码的一种，其特点是加解密都是对明文/密文进行分组后逐组进行加解密。通俗讲就是将明文分块，然后分块加密，解密同理。 分组密码的基本原理： 代换：明文分组到密文分组的可逆变换 扩散：将明文的统计特性散布到密文中去，使得明文的每一位影响密文中多位的值 混淆：使密文和密钥之间的统计关系变得尽可能复杂，使攻击者无法得到密钥，通常使用复杂的代换算法实现 分组密码体制基本上都是基于乘积（由一系列代换和置换构成）和迭代来构造的。常见的分组密码结构有Feistel网络和SP(Substitution Permutation)网络。DES算法和AES算法分别就是基于Feistel网络和SP网络实现的。 Feistel网络的加密过程为：将明文$x$一分为二，即$x=L_0R_0$，$L_0$是左边的$m$bit，$R_0$是右边的$m$bit，于是对于迭代次数$r$，设$1\le i\le r$，则： $$\left \{ \begin{array}{c} L_i=R_{i-1} \\ R_i=L_{i-1}\oplus F(R_{i-1},K_i) \end{array} \right.，F为圈函数$$ 为了可以利用同一个算法进行加密和解密，Feistel分组密码加密过程的最后一轮没有左右对换。 SP网络主要是对明文进行两项操作：由子密钥控制的替换S、置换或可逆的线性变换P。前者主要起混淆作用，后者主要起扩散作用。 设计分组密码，有以下几个要求： 分组长度$n$要足够大 密钥量要足够大（置换字集中的元素足够多），尽可能消除弱密钥 由密钥确定的置换算法要足够复杂，充分实现扩散和混淆 加解密运算简单，易于实现 数据扩展（一般没有） 差错传播尽可能小 DES DES(Data Encryption Standard)是第一个众所周知的分组密码，其分组长度为64bit，密钥长度也为64bit。于1977年1月15日被公布，现已被AES取代。 DES采用Feistel网络进行实现，一共迭代16轮，64bit密钥中包含56bit密钥和8bit奇偶校验位。下图简要介绍了其工作原理： 初始置换和逆初始置换 初始置换和逆初始置换在密码方面作用不大，其主要作用是打乱明文ASCII码字划分的关系，打乱各位的次序。 初始置换 58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 64 56 48 40 32 24 16 8 57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 3 61 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31 23 15 7 逆初始置换 408481656246432 397471555236331 386461454226230 375451353216129 364441252206028 353431151195927 342421050185826 33141 949175725 置换的方法是，将置换表中数字对应位置的值替换原来的值。经过初始置换，明文$X$变为：...