[理学]第四讲 密码学基础1_New.pptVIP

 第四讲 密码学基础1 基本概念 密码学(Cryptology): 是研究信息系统安全必威体育官网网址的科学. 密码编码学(Cryptography): 主要研究对信息进行编码,实现对信息的隐蔽. 密码分析学(Cryptanalytics):主要研究加密消息的破译或消息的伪造. 基本术语 消息被称为明文(Plaintext)。用某种方法伪装消息以隐藏它的内容的过程称为加密(Encrtption)，被加密的消息称为密文(Ciphertext)，而把密文转变为明文的过程称为解密(Decryption)。 对明文进行加密操作的人员称作加密员或密码员(Cryptographer). 密码算法(Cryptography Algorithm):是用于加密和解密的数学函数。 密码员对明文进行加密操作时所采用的一组规则称作加密算法(Encryption Algorithm). 所传送消息的预定对象称为接收者(Receiver). 接收者对密文解密所采用的一组规则称为解密算法(Decryption Algorithm). 加解密过程示意图 加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥的控制下进行的,分别称为加密密钥(Encryption Key) 和解密密钥(Decryption Key). 加密通信的模型 密码学的目的：Alice和Bob两个人在不安全的信道上进行通信，而破译者Oscar不能理解他们通信的内容。 密码体制 密码体制：它是一个五元组（P,C,K,E,D)满足条件： （1）P是可能明文的有限集；（明文空间） （2）C是可能密文的有限集；（密文空间） （3）K是一切可能密钥构成的有限集；（密钥空间） *（4）任意k∈ K,有一个加密算法 和相应的解密算法 ，使得 和 分别为加密解密函数，满足dk(ek(x))=x, 这里 x ∈P。 密码算法分类-i 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（key-based)的算法: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-ii 基于密钥的算法，按照密钥的特点分类： 对称密码算法（symmetric cipher)：又称传统密码算法（conventional cipher)，就是加密密钥和解密密钥相同，或实质上等同，即从一个易于推出另一个。又称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相同，从一个很难推出另一个。又称公开密钥算法（public-key cipher) 。 公开密钥算法用一个密钥进行加密, 而用另一个进行解密.其中的加密密钥可以公开,又称公开密钥（public key)，简称公钥.解密密钥必须必威体育官网网址,又称私人密钥（private key)私钥.简称私钥。 1. 对称加密 对称加密的缺点是密钥需要通过直接复制或网络传输的方式由发送方传给接收方，同时无论加密还是解密都使用同一个密钥，所以密钥的管理和使用很不安全。如果密钥泄露，则此密码系统便被攻破。另外，通过对称加密方式无法解决消息的确认问题，并缺乏自动检测密钥泄露的能力。对称加密的优点是加密和解密的速度快。 2． 非对称加密 在非对称加密中，加密密钥与解密密钥不同，此时不需要通过安全通道来传输密钥，只需要利用本地密钥发生器产生解密密钥，并以此进行解密操作。由于非对称加密的加密和解密不同，且能够公开加密密钥，仅需要必威体育官网网址解密密钥，所以不存在密钥管理问题。非对称加密的另一个优点是可以用于数字签名。但非对称加密的缺点是算法一般比较复杂，加密和解密的速度较慢。 密码算法分类-iii 按照明文的处理方法： 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。 序列密码（stream cipher):又称流密码.序列密码每次加密一位或一字节的明文，也可以称为流密码。 序列密码是手工和机械密码时代的主流 2． 分组密码 分组密码的加密方式是先将明文序列以固定长度进行分组，然后将每一组明文用相同的密码和加密函数进行运算。为了减小存储量，并提高运算速度，密钥的长度一般不大，因而加密函数的复杂性成为系统安全的关键。分组密码的优点是不需要密钥同步，具有较强的适用性，适宜作为加密标准。缺点是加密速度慢。DES、DEA是典型的分组密码。 1． 序列密码 序列密码也称为流密码，其思想起源于20世纪20年代，最早的二进