网络安全技术及应用 教学课件 作者 刘京菊 ch3 数据加密与认证.pptVIP

第3章 数据加密与认证 ;3.1 数据加密技术概述;返回本章首页;返回本章首页;返回本章首页;返回本章首页;返回本章首页;返回本章首页;返回本章首页;返回本章首页;返回本章首页;;返回本章首页; 对称密钥密码算法的优点是必威体育官网网址度高且加解密速度快，其缺点主要体现在以下方面: 密钥是必威体育官网网址通信安全的关键，密钥分发过程十分复杂，所花代价高。 多人通信时密钥组合的数量会出现爆炸性膨胀。 通信双方必须统一密钥，才能发送必威体育官网网址的信息。 对称密钥密码算法还存在数字签名困难问题。;非对称密钥密码算法 非对称密钥密码算法是由Diffie和Hellman于1976年提出的，主要特点是将加密和解密能力分开，因而可以实现多个用户加密的消息只能由一个用户解读，或只能由一个用户加密消息而使多个用户可以解读。 非对称密钥密码算法的原理是加密密钥与解密密钥不同，而且从一个难以推出另一个。两个密钥形成一个密钥对，用其中一个密钥加密的结果，可以用另一个密钥来解密。;; 非对称密钥密码算法的优点是可以公开加密密钥，且仅需必威体育官网网址解密密钥，所以密钥管理问题比较简单。此外，非对称密钥密码算法可以用于数字签名等新功能。缺点是非对称密钥密码算法一般比较复杂，加解密速度慢。 实际网络中的加密多采用非对称密钥密码算法和对称密钥密码算法相结合的混合加密体制，即加解密时采用对称密钥密码算法，密钥传送则采用非对称密钥密码算法。;散列算法 散列（Hash）是一种保证数据完整性的机制，它基于一个单向的Hash函数，其特点是在一个方向上计算很容易，但在相反的方向上计算则非常困难。 Hash函数的基本思想是将任意长度的输入数据转换成固定长度的摘要信息。如果输入数据发生了一点变化，摘要信息则会发生显著变化。 散列算法只能防止数据被意外改变，并不能保证数据不被故意更改。典型的散列算法有MD5、SHA-1等。;3.2.1 古典加密算法 古典加密算法大都比较简单，可用手工或机械操作实现加解密，虽然现在很少采用，但研究这些密码算法的原理，对于理解、构造和分析现代密码是十分有益的。古典密码算法主要有代码加密、代替加密、变位加密、一次性密码薄加密等几种算法。 下面，我们讨论代替加密的几种算法实现。;（1）简单代替密码或单字母密码 简单代替密码就是将明文字母表M中的每个字母用密文字母表C中的相应字母来代替。 这一类密码包括移位密码、替换密码、仿射密码、乘数密码、多项式代替密码、密钥短语密码等。; 简单代替密码由于使用从明文到密文的单一映射，所以明文字母的单字母出现频率分布与密文中相同，可以很容易地通过使用字母频率分析法进行唯密文攻击。;（2）多名或同音代替 该方法与简单代替密码类似，只是映射是一对多关系的，每个明文字母可以加密成多个密文字母。同音代替密码比简单代替密码更难破译，尤其是当对字母的赋值个数与字母出现频率成比例时，这是因为密文符号的相关分布会近似于平均，可以挫败频率分析。;（3）多表代替 多表代替密码使用从明文字母到密文字母的多个映射来隐藏单字母出现的频率分布，每个映射是简单代替密码中的一对一映射。多表代替密码有多个单字母密钥，每一个密钥被用来加密一个明文字母。 Vigenere密码是多表代替密码的典型实例。;; Vigenere密码的加密过程就是以明文字母选择列，以密钥字母选择行，两者的交点就是加密生成的密文字母。解密时，以密钥字母选择行，从中找到密文字母，密文字母所在列的列名即为明文字母。例如，以DOG为密钥，对明文“HELLOWORLD”加密的过程如下： 明文：HELLOWORLD 密钥：DOGDOGDOGD 密文：KSUOCFRFRG ;（4）多字母或多码代替 多字母代替密码将明文字符划分为长度相同的消息单元，称为明文组，对字符块成组进行代替。 多字母代替的优点是容易将字母的自然频度隐蔽或均匀化，从而有利于抗击统计分析。;（5）换位密码 换位密码根据一定的规则重新排列明文字母，使之成为密文。常用的换位密码有两种：列换位密码和周期换位密码。 列换位密码就是将明文分割成n列的分组形式，然后按照列的方式读取信息得到密文。 周期换位密码是把明文中的字母按给定的顺序排列在一个矩阵中，然后用另一种顺序选出矩阵中的字母来产生密文。;3.2.2 DES算法 DES算法也称为数据加密标准，在很长一段时间里是世界上应用最为普遍的加密算法。DES是IBM公司于1975年开发的一种对二元数据进行加密的分组密码。DES算法于1977年由美国国家标准局批准定为联邦数据加密标准。 DES算法的数