23、对称加密原语与操作模式详解

对称加密原语与操作模式详解

在当今数字化时代，信息安全至关重要，对称加密作为保障信息安全的重要手段，被广泛应用于各个领域。本文将详细介绍几种常见的对称加密算法及其操作模式。

对称加密算法

• Serpent算法
  • 算法结构 ：Serpent是一种SP网络加密算法，输入和输出块大小均为128位。它需要经过32轮处理，每一轮中，首先添加128位的密钥材料，接着将文本通过32个4位宽的S盒，最后进行线性变换，使上一轮的输出成为下一轮多个S盒的输入。输入位是前一轮2 - 7个输出位的异或结果，这种方式能使输入位的变化在密码中快速传播，产生雪崩效应，增加线性和差分攻击的难度。最后一轮结束后，再添加128位密钥材料得到密文。所需的33×128位密钥材料由用户提供的最长256位的密钥计算得出。
  • S盒特性 ：S盒的选择使得线性和差分分析变得困难，输入和输出位之间的最大线性相关性以及输入位模式切换的最大影响都有相当严格的界限。每一轮中的32个S盒都是相同的，这使得在32位处理器上可以使用位切片技术实现高效的软件实现。
  • 安全性与可用性 ：其简单的结构便于分析，能够抵御目前已知的所有攻击。完整的规范可以在相关文献中找到，并且可以从指定网站下载多种语言的实现代码。不过，尽管Serpent在AES竞赛中是失利的决赛入围者，且设计时安全裕度比获胜的Rijndael更大，但在需要通用块密码时，仍推荐使用AES。
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