第二部分密码学与信息安全要点分析.ppt

计算机网络安全Computer Network Security 第二部分 密码学与信息安全 2013.9＊ 陈志伟 第二部分 密码学与信息安全 计算机密码学是研究计算机信息加密、解密及其变换的科学，是数学和计算机的交叉学科，也是一门新兴的学科。随着计算机网络和计算机通讯技术的发展，计算机密码学得到前所未有的重视并迅速普及和发展起来。在国内外，它已成为计算机安全主要的研究方向。 密码学主要研究通信必威体育官网网址，用于计算机及其必威体育官网网址通信，它的基本思想就是伪装信息，使未授权者不能理解它的含义。 古典密码——恺撒密码 循环移位密码编码设计 循环移位密码编码设计 典型例题 以下是有关密码学的材料，请按要求作答： 移位密码基于数论中的模运算，其代换规则是：明文字母被字母表中排在该字母后的第k个字母代替。 1、假设移位密码的密钥k = 5，明文为crazy，求密文。 2、移位密码其实是不安全的，因为这种密码很容易通过__________方式破译。 3、移位密码是古典密码学的代表算法，其加解密运算都使用同一把密钥k。在现代密码学中哪一种密码体制也是如此？请将该密码体制中的加密、解密过程用数学公式表达出来。 对称密码算法 数据加密标准DES 3DES（Triple DES） 公开密码算法（非对称）优点 针对DES不足提出的非对称加密方法 非对称加密（公开密钥加密）系统：收发双方使用不同密钥的密码。 主要优点是能适应网络的开放性要求，密钥管理简单，对于具有n个用户的网络，仅需要2n个密钥；可方便地实现数字签名和身份认证等功能，是目前电子商务等技术的核心基础。 其缺点是算法复杂，加密数据的速度和效率较低。 公开密码算法加密通信过程 之所以叫做公开密钥算法，因为加密密钥能够公开，但只有用相应的解密密钥才能解密信息。在这系统中，用于加密的密钥叫做公开密钥（public key），解密密钥叫做私人密钥（private key）。 一般地，通信前，Alice和Bob先相互交换各自的公钥，若Alice要发送信息给Bob，则Alice用手上的Bob的公钥加密信息后发送，接收方Bob使用自己保管的私人密钥解密收到的信息。 计算 在使用RSA公钥系统中，如果窃听到发送给用户A（其公钥为『e = 7，n = 33』）的密文为C = 14，请按上面的公式解密出明文M 在使用RSA公钥系统中，如果窃听到发送给用户A（其公钥为『e =17，n = 143』）的密文为C = 24，请按上面的公式解密出明文M 给定素数p=11，q=13，试生成一对RSA密钥，用RSA算法计算： (1)密钥的模 n和欧拉函数φ (n)的值； (2)设选择公钥e=7，计算私钥d的值。 (3)计算对于数据M=5进行加密的结果，即密文C的值。 RSA提供的必威体育官网网址性 单钥与公钥加密的联合使用 RSA的缺点 1）密钥生成难 受到素数产生技术的限制。 2）速度太慢 RSA的分组长度太长。 解决：单、公钥密码结合使用的方法，优势互补。单钥密码加密速度快,用它来加密较长的文件,然后用RSA给密钥加密,解决了单钥密码的密钥分发问题、RSA速度慢的问题。 参考答案 PGP的使用 PGP(PrettyGoodPrivacy)加密技术的创始人是美国的PhilZimmermann。他创造性地把RSA公钥体系和传统加密体系结合起来，因此PGP成为目前几乎最流行的公钥加密软件包。由于RSA算法计算量极大，在速度上不适合加密大量数据，所以PGP实际上用来加密的是采用传统加密算法IDEA，IDEA加解密的速度比RSA要快得多。 PGP随机生成一个密钥，用IDEA算法对明文加密，然后用RSA算法对密钥加密。收件人同样是用RSA解出随机密钥，再用IDEA解出原文。这样的链式加密既有RSA算法的必威体育官网网址性和认证性(Authentication)，又保持了IDEA算法速度快的优势。 习题 4、以下是有关密码学的材料，请按要求作答： 移位密码基于数论中的模运算，其代换规则是：明文字母被字母表中排在该字母后的第k个字母代替。 （1）假设移位密码的密钥k = 5，明文为crazy，求密文。 （2）移位密码其实是不安全的，因为这种密码很容易通过__________方式破译。 （3）移位密码是古典密码学的代表算法，其加解密运算都使用同一把密钥k。在现代密码学中哪一种密码体制也是如此？请将该密码体制中的加密、解密过程用数学公式表达出来。 习题 5、DES算法正式公开发表以后，引起了一场激烈的争论。1977年Diffie和Hellman提出了制造一个每秒能测试106个密钥的大规模芯片，这种芯片的机器大约一天就可以有哪些信誉好的足球投注网站DES算法的整个密钥空间，制造这样的机器需要两千万美元。1993年，R．Session和M．Wiener给出了一个非常详细