网络安全原理与应用：对称加密算法.pptx

第2章 密码学技术对称加密算法目标要求Objectives了解对称加密算法的基本概念、基本术语；了解对称加密算法中典型的加密算法；了解对称加密算法的优点与缺点；对称加密算法一、什么是对称加密算法明文：待加密的数据密文：加密后的数据密钥：加密过程中或解密过程中输入的数据加密算法：将明文和密钥相结合进行处理，生成密文的方法解密算法：将密文和密钥相结合进行处理，生成明文的方法对称加密算法一、什么是对称加密算法所谓的对称加密算法，指的是加密所使用的密钥和解密所使用的密钥是相同的，加密和解密都使用相同的密钥。Alice和Bob在不安全的信道上进行通信，而破译者Oscar不能理解他们通信的内容。对称加密算法二、典型对称加密算法——DES数据加密标准（Data Encryption Standard，DES）由IBM公司在1971年设计完成。1977年由美国国家标准局（现美国国家标准技术委员会）采用作为数据加密标准。DES是分组密码的典型代表，也是第一个被公布出来的标准算法。DES成为金融界及其他非军事行业应用最为广泛的对称加密标准。也是迄今为止世界上应用最为广泛的一种分组密码算法。对称加密算法二、 **对称加密算法**是密码学中的基础概念，它的核心特征是加密和解密使用同一把密钥。这种算法在信息安全领域中扮演着重要角色，特别是在数据加密标准（DES）出现之前，对称加密是主要的加密手段。 **对称加密算法的基本概念**包括： - **明文**：未经过加密的原始信息。 - **密文**：经过加密处理，难以理解的形式。 - **密钥**：用于加密和解密的关键，是算法的重要组成部分。 - **加密算法**：利用密钥对明文进行转换，生成密文的规则。 - **解密算法**：与加密算法相对，用相同的密钥将密文还原为明文的规则。 在实际应用中，例如**Alice和Bob的通信**场景，如果他们在不安全的信道上交流，对称加密能确保即使中间人Oscar截获了消息，也无法解读其内容，因为缺乏正确的密钥。 **DES（Data Encryption Standard）**是1977年被美国国家标准局采纳的对称加密标准，由IBM设计。它是一种使用56位密钥的分组加密算法，每个分组为64位。DES通过一系列复杂的**混淆**（散列明文信息）和**扩散**（增加解密难度）步骤，将明文转化为密文。它包含初始置换、16轮的相同运算以及逆初始置换，使得解密过程需要相同密钥和逆过程。 DES虽然在当时被认为安全性极高，但随着计算能力的增强，56位的密钥长度逐渐变得不足以抵抗暴力攻击。为应对这一问题，出现了**三重DES（3DES）**，它使用三个密钥进行三次加密，提高了安全性，密钥长度达到168位。还有**双密钥三重DES**，使用两个密钥，密钥长度为112位。 **对称加密算法的优点**主要包括： 1. **算法公开**：由于加密和解密使用相同的密钥，算法本身可以公开，保密的重点在于密钥的安全存储和传输。 2. **计算量小**：加密和解密速度较快，适合大量数据的快速处理。 3. **加密效率高**：在资源有限的环境中，如嵌入式设备，对称加密往往更为实用。 然而，对称加密也存在明显的**缺点**： 1. **密钥管理困难**：需要管理和分发大量的密钥，尤其是涉及多方通信时。 2. **密钥交换安全问题**：如何安全地在通信双方之间传递密钥是一个挑战。 3. **身份验证缺失**：无法确认信息发送者的身份。 4. **数据完整性**：没有内置机制来验证数据在传输过程中是否被篡改。 对称加密算法是信息安全的基础，尽管有其局限性，但通过与非对称加密、哈希函数等其他技术结合，可以构建出更为安全的通信和数据保护方案。