第3章 密码学基础汇编.ppt

第3章 密码学基础 l???????? 密码学的基本概念和术语 l???????? 对称和非对称密码的区别 l???????? 古典密码学的基本方法 l????????掌握DES算法、AES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 恺撒（Caesar）密码 一种简单易行的单字母替代密码 维吉尼亚密码（Vigenere cypher） 多表加密的替代密码 “恩格玛（Enigma）”密码机 DES（数据加密标准） 美国国家标准局颁布的国家标准 密码学历史上一个具有里程碑意义的事件 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 第一阶段：1949年之前，密码学还不是科学,而是艺术。 第二阶段：1949～1975年，密码学成为科学。 第三阶段：1976年以后，密码学的新方向——公钥密码学。（公钥密码使得发送端和接收端无密钥传输的必威体育官网网址通信成为可能。） 3.1.2密码系统 一个密码系统被定义为一对数据变换： 加密变换：将明文和加密密钥作为输入，输出密文； 解密变换：将密文和解密密钥作为输入，输出明文； 密钥是变换中的一个参数。 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 1、按应用的技术或历史发展阶段划分： 手工密码 机械密码 电子机内乱密码 计算机密码 2、按必威体育官网网址程度划分： 理论上必威体育官网网址的密码 实际上必威体育官网网址的密码 不必威体育官网网址的密码 3.1.3密码的分类（续） 3、按密钥方式划分： 对称密码体制(Symmetric System, One-key System, Secret-key System) 加密密钥和解密密钥相同，或者一个密钥可以从另一个导出，能加密就能解密，加密能力和解密能力是结合在一起的，开放性差。 非对称密码体制(Asymmetric System, Two-key System, Public-key System) 加密密钥和解密密钥不相同，从一个密钥导出另一个密钥是计算上不可行的，加密能力和解密能力是分开的，开放性好。 3.1.3密码的分类（续） 4、按明文形态： 模拟型密码 数字型密码 5、按编制原理划分： 移位、代替和置换以及它们的组合形式 3.1.4 近代加密技术 1、对称加密算法 对称加密算法（synmetric algorithm），也称为传统密码算法，其加密密钥与解密密钥相同或很容易相互推算出来，因此也称之为秘密密钥算法或单钥算法。对称算法分为两类 一类称为序列密码算法（stream cipher）：以明文中的单个位（有时是字节）为单位进行运算； 另一种称为分组密码算法（block cipher）：以明文中的一组位为单位进行运算。加密过程中会用到两种技术： 混乱（confusion）：改变信息块使输出位和输入位无明显的统计关系。 扩散（diffusion）：将明文位和密钥的效应传播到密文的其他位。 对称密码的模型 对称加密系统由以下五部分组成: Plaintext：明文 Encryption algorithm：加密算法 Secret