分組密碼擴(kuò)散層的改進(jìn)研究.pdf

1、分組密碼具有許多優(yōu)于其他加密算法的特點(diǎn)，如加密速度快、易于標(biāo)準(zhǔn)化以及便于用軟硬件實(shí)現(xiàn)等，這使得其在通信與信息網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)加密、消息鑒別、密鑰管理與認(rèn)證等方面扮演著核心加密算法的角色，在整個(gè)計(jì)算機(jī)通信與信息系統(tǒng)的安全領(lǐng)域中有著不可替代的地位。因此，對于分組密碼的研究一直是密碼學(xué)乃至信息安全研究的熱點(diǎn)方向之一。
　　 由于新的加密標(biāo)準(zhǔn)-AES的提出與制定，使得服役于信息安全領(lǐng)域20多年的DES在許多應(yīng)用中逐漸被取代。但DES精湛的密

2、碼設(shè)計(jì)思想與穩(wěn)定的安全性能一直影響著密碼學(xué)界，許多學(xué)者對DES算法的分析與改進(jìn)進(jìn)行著孜孜不倦的努力。同時(shí)，對于新提出的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)AES，研究者則更加側(cè)重于對算法的安全性能和加密效率進(jìn)行各種分析以及在各種安全應(yīng)用領(lǐng)域的改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)。
　　 本文首先對分組密碼的設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行了分析和闡述，介紹了分組密碼中最典型的兩種加密算法-DES與AES的加解密原理，并對兩種算法的抗攻擊性能進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。同時(shí)介紹了目前密碼界對這兩種算

3、法所做的研究工作的方向與現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上，提出了兩種針對分組密碼中擴(kuò)散層的改進(jìn)方案。研究的內(nèi)容分為兩部分。第一部分是對DES中的固定IP置換進(jìn)行分析與改進(jìn)，提出了一種利用密鑰生成非線性置換表的方法，在不改變DES的主體框架結(jié)構(gòu)且不影響算法的運(yùn)算量的情況下，增加了加密密鑰長度。然后對該改進(jìn)方案進(jìn)行了具體實(shí)現(xiàn)并針對窮密鑰搜索法與差分密碼分析法進(jìn)行了抗攻擊性能分析。第二部分是對SPN密碼結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散層進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。闡述了循環(huán)矩陣與最優(yōu)擴(kuò)散層的聯(lián)