第3章 密码学基础技巧.pptVIP

第3章 密码学基础;3.1 密码学概述;3.1.1 密码学的发展史（续） 公开密钥密码 密码学的一场革命 量子密码学 ;密码学的发展史大体上可以归结为三个阶段 ;3.1.2密码系统;简单加密系统模型 简单地说它就是一组含有参数K的变换E。设已知消息m，通过变换Ek得密文C，即，这个过程称为加密，E为加密算法，k不同，密文C亦不同。传统的必威体育官网网址通信机制：;理论安全和实际安全 Theoretical Security (or Perfect Security) and Practical Secure (or Computationally Secure) 理论安全，或无条件安全： 攻击者无论截获多少密文，都无法得到足够的信息来唯一地决定明文。Shannon用理论证明：欲达理论安全，加密密钥长度必须大于等于明文长度，密钥只用一次，用完即丢，即一次一密，One-time Pad，不实用。 实际安全，或计算上安全： 如果攻击者拥有无限资源，任何密码系统都是可以被破译的；但是，在有限的资源范围内，攻击者都不能通过系统地分析方法来破解系统，则称这个系统是计算上安全的或破译这个系统是计算上不可行（Computationally Infeasible）。 ;;密码体制 加密系统采用的基本工作方式称为密码体制。密码体制的基本要素是密码算法和密钥。密码算法是一些公式、法则或程序；密钥是密码算法中的控制参数。 通常一个密码体制可以表达为一个五元组（P，C，K，E，D），其中： （1）P是可能明文的有限集称为明文空间 （2）C是可能密文的有限集称为密文空间 （3）K是一切可能密钥构成的有限集称为密钥空间 （4）对于密钥空间的任一密钥有一个k∈K，则有C＝Ek(P)，P＝Dk(C)＝Dk(Ek(P))，或者Dk＝Ek－1，且Ek＝Dk－1。;3.1.3密码的分类;3.1.3密码的分类（续） ;3.1.3密码的分类（续） ;3.1.4 近代加密技术 ;对称加密系统由以下五部分组成: Plaintext：明文 Encryption algorithm：加密算法 Secret Key：密钥 Ciphertext：密文 Decryption algorithm：解密算法 加密算法必须足够强大，使破译者不能仅根据密文破译消息；Security depends on the secrecy of the key, not the secrecy of the algorithm.;1、对称加密算法（续） 对称加密算法的主要优点是运算速度快，硬件容易实现； 其缺点是密钥的分发与管理比较困难，特别是当通信的人数增加时，密钥数目急剧膨胀。 如当n个人互相之间通信时，需要有n(n-1)/2个密钥。;;Requirements;;2、非对称加密体制 非对称加密算法（Asynmetric Algorithm）也称公开密钥算法（Public Key Algorithm）。 公开密钥体制把信息的加密密钥和解密密钥分离，通信的每一方都拥有这样的一对密钥。其中加密密钥可以像电话号码一样对外公开，由发送方用来加密要发送的原始数据；解密密钥则由接收方秘密保存，作为解密时的私用密钥。;公开密钥密码系统的原理;公开密钥加密算法的核心是一种特殊的数学函数——单向陷门函数（Trap-Door One Way Function），即该函数从一个方向求值是容易的，但是其逆变换却是极其困难。 其通用表示为： Ek1(M)=C Dk2(C)=M Dk2(Ek1(M))=M 公开秘钥加密算法可用于加密和认证;公开密钥加密过程;公开密钥认证过程;公开密钥密码系统: 必威体育官网网址;公开密钥密码系统: 认证;公开密钥密码系统: 必威体育官网网址和认证;2、非对称加密体制（续） 公开密钥体制最大的优点就是不需要对密钥通信进行必威体育官网网址，所需传输的只有公开密钥。这种密钥体制还可以用于数字签名。 公开密钥体制的缺陷在于其加密和解密的运算时间比较长，这在一定程度上限制了它的应用范围。;2、非对称加密体制（续） 三个不同方面的用途： 数据的加密解密：RSA 数字签名：RSA、DSS 密钥交换：RSA、Diffie-Hellman;密码编码学(Cryptography) 密码编码系统根据以下三个独立方面进行分类： 用于将明文转换为密文操作的类型：替代和置换 所使用的密钥的数量： 对称密码体制，单钥系统、秘密密钥系统 非对称密码体制，双钥系统、公开密钥系统 明文处理的方式：分组加密和流加密 密码分析学(Cryptanalysis) 试图破译密文得到明文或试图获得密钥的过程为密码分析，密码破译的策略取决于加密方法及可供破译者使用的信息。;3.1.5密码的破译;3.1.5密码的破译（续）;Brute Force Search a