第二讲密码学及其应用详解.pptVIP

第二讲 密码学及其应用;提纲;Cryptography;Basic Concepts in Cryptography;术语;KE,KD公私密钥对;典型的加密算法举例---替换法(substitution) ;破译的难度;典型的加密算法举例--一次一密乱码本(one-time pad);字母先转换成与它们等价的数字（0-25） 与随机数字求和，然后模26;密码本;Evaluation of one-time pad;置换(transposition ) 排列(permutation);列置换举例;双字母组\三字母组 英语中最常见的双字母组(digram)和三字母组(trigram) 出现频率有的高,有的低. 置换密码的分析破译 计算字母的出现频率,推断置换----分割成列(如何分割? 使用双字母分析破译,滑动窗口,看常见的双字母出现吗? 大多数双字母组看起来是否合理) ;优质密码特征;可信赖加密体制的特点;密码分析学：破译加密体制 ;当加密方案产生的密文满足下面条件之一或者全部条件时，则称该加密方案是计算安全的。（computationally secure） 破解密文的代价超出被加密信息的价值 破解密文需要的时间超出信息的有用寿命。 暴力破解Brute Force Search 穷举有哪些信誉好的足球投注网站密钥的时间;对称和非对称加密体制;对称和非对称加密体制;流密码和块密码;流密码设计要素;块密码（block cipher） 优点-高扩散性，无法插入符号 缺点-加密较慢 错误扩散;混乱性（confusion）明文中字母发生变化时，截获者不能预知密文会有什么变化 .即明文密文之间有很复杂的关系。 （恺撒密码混乱性不好） 扩散性（diffusion）将明文中单一字母包含的信息散布到整个输出中。 （明文的变化可以影响到密文的很多部分） ;分组密码与Feistel 密码结构 大多数分组密码基于 Feistel Cipher Structure 分组加密器本质上就是一个巨大的替换器 64位的分组就会有 264种输入 采用了乘积加密器的思想 Feistel密码结构的设计动机 分组密码对n比特的明文分组进行操作，产生一个n比特的密文分组，共有2n个不同的明文分组，每一种都必须产生一个唯一的密文分组，这种变换称为可逆的或非奇异的。 可逆映射 不可逆映射 00 11 00 11 01 10 01 10 10 00 10 01 11 01 11 01 ;n = 4时的一个普通代换密码的结构;Feistel密码 Claude Shannon and Substitution-Permutation Ciphers 1949年，Claude Shannon 引进了substitution-permutation (S-P) networks的思想，即现代的乘积加密器modern substitution-transposition product cipher，形成了现代分组加密的基础。 S-P networks 是基于替代substitution (S-box)和置换permutation (P-box)这两个基本操作的。 提供了对明文信息处理所做的confusion和diffusion 。 Shannon认为，为了对付基于统计分析的密码破译，必须对明文作confusion(扰乱)和diffusion(扩散)处理，以减少密文的统计特性，为统计分析制造障碍。 diffusion 明文统计结构扩散消失到大批密文统计特性中，使明文和密文之间统计关系尽量复杂； confusion 使密文和加密密钥之间的关系尽量复杂。;Feistel密码结构（所有对称密钥使用的最普通的结构） 1973年，Horst Feistel提出了基于可逆乘积加密器概念的Feistel Cipher： 将输入分组分成左右两部分，实施Shannon’s的substitution-permutation network 概念 对左半部数据实施多回合的替代操作(substitution) 对右半部数据和子密钥应用round函数F，其输出与