对称密码-- -古典密码.doc

第二讲 对称密码-- --古典密码 一、内容提要 为什么需要密码 基本的概念和术语 密码学的历史 传统加密的古典技术 ---代替密码 ---置换密码 为什么需要密码 信息的存储：在公开的地方 信息的交换：使用非隐秘介质 信息的传输：通过不安全信道 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（压缩、必威体育官网网址和纠错），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(Encryption)，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). 二、传统密码体制 1、凯撒密表 ? 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(EncryptionKey) 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eK∈E和相应的解密算法dK∈D，使得eK： P C 和dK ：C P 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： 1）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。 2）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（publickey)，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。 密码算法分类-iii 1）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，每个分组都用相同的密钥进行加密产生相同、输出也是固定长度的密文。 流密码（stream cipher)：又称序列密码。序列密码每次加密一位或一字节的明文，然后用相关但不同密钥加密产生相应的密文，相同的明文分组由于在明文序列中的位置不同对应的密文不同，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。 密码学的历史 密码学的起源和发展(1) 三个阶段： 1949年之前，密码学是一门艺术； 1949～1975年，密码学成为科学； 1976年以后，密码学的新方向——公钥密码学。 密码学的起源和发展(2) 1949年之前：古典密码（classical cryptography) 密码学还不是科学，而是艺术。 出现一些密码算法和加密设备。 密码算法的基本手段(substitution permutation)出现，针对的是字符。 简单的密码分析手段出现。 密码学的起源 隐写术(steganography)：通过隐藏消息的存在来保护消息。 隐形墨水； 字符格式的变化； 图像 Example-1 ? (象形文字的修改)Modified Hieroglyphics, c. 1900 B.C. 密码学的第一个例子是对标准书写符号的修改 例如：古埃及法老坟墓上的文字 思想：代替(substitution) Example-2 ? Caesar Cip