第3章密码学基础1.pptVIP

网络安全与管理 学习目标 密码学的基本概念和术语 对称和非对称密码的区别 古典密码学的基本方法 掌握DES算法、RSA算法的基本原理 3.1 密码学概述 3.1.1 密码学的发展史 3.1.2密码系统 3.1.3密码的分类 3.1.4 近代加密技术 3.1.5密码的破译 密码学 密码学(Cryptology)：研究信息系统安全必威体育官网网址的科学。它包含两个分支， ?密码编码学(Cryptography)，对信息进行编码，实现对信息的隐蔽。 ?密码分析学(Cryptanalysis)，研究分析破译密码或消息的伪造。 加密通信模型 加密的简化模型 密码体制 一个密码系统（体制）包含了所以可能的明文、密文、密钥、加密算法和解密算法。 密码系统的安全性是基于密钥，而不是加密算法和解密算法的细节。（这意味着算法可以公开，甚至可以当成一个标准来公布） --- Kerckhoff准则 密码算法的分类 按照必威体育官网网址的内容分： 受限制的(restricted)算法：算法的必威体育官网网址性基于保持算法的秘密 基于密钥的(key-based)算法：算法的必威体育官网网址性基于对密钥的必威体育官网网址。 密码算法分类 基于密钥的算法，按照密钥的特点分： 对称密码算法(symmetric cipher)：加密和解密的密钥相同，或者说实质上等同的，即从一个易于推出另一个。又称为秘密密钥算法或单密钥算法。 非对称密钥算法(asymmetric cipher)：加密密钥和解密密钥不同，从一个很难推出另一个。又称为公开密钥算法(public-key cipher)。 密码算法的分类 按照明文的处理方法分： 分组密码(block cipher)：将明文分成固定长度的组，用同一密钥和算法对每一块加密，输出也是固定长度的密文。 流密码(stream cipher)：又称为序列密码。它每次加密一位或一字节的明文。 序列密码是手工和机械密码时代的主流。 密码算法的分类 对称密钥密码可以分为： 1. 分组密码 每次对一块数据加密 多数网络加密应用 DES, AES, IDEA, RC6等。 2. 流密码 每次对一位或一个字节加密 手机 One-time padding, Vigenére, Vernam 密码算法分类 公开密钥密码： 大部分是分组密码， 只有概率密码是属流密码。 每次对一块数据加密 数字签名，身份认证 RSA、ECC、ElGamal 加解密速度慢 密码分析 假设破译者Eve是在已知密码体制的前提下来破译Bob使用的密钥。这个假设称为Kerchhoff原则。最常见的破解类型如下： 已知明文的破译方法：知道一部分明文和其对应的密文，分析发现密钥。 选定明文的破译方法 ：设法让对手加密自己选定的一段明文，并获得密文，再分析发现密钥。 差别比较分析法 ：设法让对方加密一组差别细微的明文，通过比较它们加密后的结果来分析密钥。 密码算法的安全性 无条件安全(Unconditionally secure) 无论破译者计算能力有多强，无论截获多少密文，都无法破译明文。 计算上安全(Computationally secure) 破译的代价超出信息本身的价值 破译的时间超出信息的有效期 3.2古典密码学 芦花丛中一扁舟， 俊杰俄从此地游， 义士若能知此理， 反躬逃难可无忧。 我画兰江水悠悠， 爱晚亭上枫叶稠。 秋月融融照佛寺， 香烟枭枭绕轻楼。 1949年之前，密码学还不是科学,而是艺术 古典密码是密码学的渊源，这些密码大都比较简单，现在已很少采用了。然而，研究这些密码的原理，对于理解、构造和分析现代密码都是十分有益的。 3.2古典密码学 3.2.1代换密码 3.2.2 置换密码 3.2.1代换密码 1、移位密码 移位密码基于数论中的模运算。因为英文有26个字母，故可将移位密码定义如下： 令P={A,B,C,……Z}，C={A,B,C,……Z},K={0，1，2,……25}， 加密变换：Ek（x）=（x+k）mod 26 解密变换：Dk（y）=（y-k）mod 26 其中：x∈P,y∈C,k∈K 3.2.1代换密码 例3-1：假设移位密码的密钥k=10,明文为：computer,求密文。 首先建立英文字母和模26的剩余0~25之间的对应关系，如表： 利用上表可得computer所对应的整数：2 14 12 15 20 19 4 17 将上述每一数字与密钥10相加进行模26运算得：12 24 22 25 4 3 14 1 再对应上表得出相应的字母串：MYWZEDOA 如何解密？ 讨论：上述移位加密算法到的密钥空间有多大，是否容易破解？ 3.2.1代换密码 2、单表代换密码 明文字母和密文字母是一一对应的 如：利用一个密钥