1、網(wǎng)絡(luò)與信息安全概論 作業(yè)3一、 思考題：3.1 為什么說研究Feistel密碼很重要？答： Feistel 密碼結(jié)構(gòu)是用于分組密碼中的一種對稱結(jié)構(gòu)。Feistel提出利用乘積密碼可獲得簡單的代換密碼，乘積密碼指順序的執(zhí)行兩個或多個基本密碼系統(tǒng)，使得最后結(jié)果的密碼強(qiáng)度高于每個基本密碼系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)果。他的優(yōu)點(diǎn)在于：由于它是對稱的密碼結(jié)構(gòu)，所以對信息的加密和解密的過程就極為相似，甚至完全一樣。這就使得在實(shí)施的過程中，對編碼量和線路傳輸?shù)囊缶蜏p少了幾乎一半。此外，F(xiàn)eistel密碼結(jié)構(gòu)開辟了新的加密算法模式，很多密碼標(biāo)準(zhǔn)都采用了Feistel 結(jié)構(gòu)，其中包括DES。3.2 分組密碼和流密碼的區(qū)別是什

2、么？答： 分組密碼是將一個明文分組作為整體加密并且通常得到的是與明文等長的密文分組。流密碼是每次加密一個字節(jié)或一個位。3.3為什么使用表3.1所示的任意可逆代替密碼不實(shí)際？答： 對于像N=4這樣的較小分組，密碼系統(tǒng)等價于傳統(tǒng)代替密碼。用明文的統(tǒng)計分析方法攻擊它是輕而易舉的。這種脆弱性并非來自于代替密碼，而是因?yàn)槭褂玫姆纸M規(guī)模太小。如果N充分大，并且允許明密文之間采用任意的變換，那么明文的統(tǒng)計特征將被掩蓋從而不能用統(tǒng)計方法來攻擊這種體制，但是對于系統(tǒng)來說不切實(shí)際。從實(shí)現(xiàn)的角度來看，分組長度很大的可逆代換結(jié)構(gòu)是不實(shí)際的。如果分組長度太小，系統(tǒng)則等價于古典的代換密碼，容易通過對明文的統(tǒng)計分析而被攻破

3、。表3.1定義了n=4時從明文到密文的一個可逆映射，其中第2列是每個明文分組對應(yīng)的密文分組的值，可用來定義這個可逆映射。因此從本質(zhì)上來說，第2列是從所有可能映射中決定某一特定映射的密鑰。這個例子中，密鑰需要64比特。一般地，對n比特的代換結(jié)構(gòu)，密鑰的大小是n2n比特。如對64比特的分組，密鑰大小應(yīng)是64264=2701021比特，因此難以處理。3.4什么是乘積密碼？答： 乘積密碼就是以某種方式連續(xù)執(zhí)行兩個或多個簡單密碼（如替代、置換），以使得所得到的最后結(jié)果或乘積從密碼編碼的角度比其任意一個組成密碼都更強(qiáng)的分組密碼。3.5混淆與擴(kuò)散的差別是什么？答： (1) 擴(kuò)散(diffusion)：將明文

4、的統(tǒng)計特性散布到密文中去，實(shí)現(xiàn)方式是使得明文的每一位影響密文中多位的值，使得每一字母在密文中出現(xiàn)的頻率比在明文中出現(xiàn)的頻率更接近于相等。其方法是盡可能的使明文和密文間的統(tǒng)計關(guān)系變得復(fù)雜，以挫敗推倒出密鑰的企圖。(2) 混淆則是盡可能的使密文和加密密鑰間的統(tǒng)計關(guān)系變得更加復(fù)雜，以阻止攻擊者發(fā)現(xiàn)密鑰。其目的在于使作用于明文的密鑰和密文之間的關(guān)系復(fù)雜化，使明文和密文之間、密文和密鑰之間的統(tǒng)計相關(guān)特性極小化，從而使統(tǒng)計分析攻擊不能奏效。3.6哪些參數(shù)與設(shè)計選擇決定了實(shí)際的Feistel密碼算法？答： (1) 分組長度：分組越長意味著安全性越高，但是會降低加/解密的速度。l(2) 密鑰長度：密鑰越長意味

5、著安全性越高，但是會降低加/解密的速度。l迭代輪數(shù)：Feistel密碼的本質(zhì)在于單輪不能提供足夠的安全性，而多輪加密可取的很高的安全性。景點(diǎn)輪數(shù)是16。l(3) 子密鑰產(chǎn)生算法：子密鑰產(chǎn)生越復(fù)雜，密碼分析就越困難。l(4) 快速軟件加/解密：加密算法被嵌入到應(yīng)用程序中，以避免硬件實(shí)現(xiàn)的麻煩，因此，算法執(zhí)行的速度很重要。l(5) 簡化分析難度：如果算法描述起來簡潔清楚，那么分析其脆弱性也就容易一些，因而可以開發(fā)出更強(qiáng)的算法。3.7設(shè)計DES S盒的目的是什么？答： S盒是一種代替方法，增加了非線性的置換的復(fù)雜性。每個S-盒將6位輸入變成4位的輸出。它是非線性的，決定了DES算法的安全性。3.8解釋什么是雪崩效應(yīng)？答： 明文或密鑰的某一位發(fā)生變化會導(dǎo)致密文的很多位發(fā)生變化，這被稱為雪崩效應(yīng)。3.9差分分析與線性分析的區(qū)別是什么？答： (1) 線性密碼分析是一種已知明文攻擊，也是一種統(tǒng)計攻擊，它以求線性近似為基礎(chǔ)。通過尋找現(xiàn)代密碼算法變換的線性近似來攻擊。差分密碼分析的基本思想是：通過分析明文對的差值與密文對的差值的影響來恢復(fù)某些密鑰位。(2) 差分密碼