密码学概论第1讲引论概要.ppt

密码学概论 朱晓玲（ZXL408@） 合肥工业大学计算机与信息学院 课程学时? 48 课程学分 3 相关课程配置结构图(2011教学计划) 教材及参考书目 《现代密码学》第二版，杨波，清华大学出版社，2007 《密码编码学与网络安全》，William Stallings，电子工业出版社，2001； 《信息安全数学基础》，覃中平、张焕国等，清华大学出版社，2006 《密码学原理与实践》第二版，电子工业出版社，Douglas R Slinson著，2003 欧密会、美密会、亚密会的高水平会议论文等 课程内容 第一章 引言 1.1 信息安全面临的威胁 1.2 信息安全保障 1.3 密码学的发展 1.4 密码学的基本概念 1.5 几种古典密码 安全威胁分类 自然威胁 自然威胁可能来自于各种自然灾害、恶劣的场地环境、电磁辐射和电磁干扰、网络设备自然老化等。 人为威胁 人为攻击可分为被动攻击和主动攻击 1.3密码学的发展 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 第1阶段－古典密码 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 主要特点：数据的安全基于算法的必威体育官网网址 1.3 密码学的基本概念 无条件安全和计算安全 密码学研究分支 ?密码编码学(Cryptography)，对信息进行编码实现隐蔽信息的一门学问 ?密码分析学(Cryptanalytics)，研究分析破译密码的学问。 密码分析 1.3.1 必威体育官网网址系统模型  必威体育官网网址系统应当满足的要求 系统即使达不到理论上是不可破的，即pr{m’=m}=0，也应当为实际上不可破的。就是说，从截获的密文或某些已知明文密文对，要决定密钥或任意明文在计算上是不可行的。(计算安全) 系统的必威体育官网网址性不依赖于对加密体制或算法的必威体育官网网址，而依赖于密钥。这是著名的Kerckhoff原则。 加密和解密算法适用于所有密钥空间中的元素。 系统便于实现和使用。 1.3.2 密码体制分类 密码体制有2大类： 单钥体制(One-key system)： 加密密钥和解密密钥相同。 双钥体制(Two-key system)： 加密密钥和解密密钥不同。 密码体制分类 单钥体制 分类： 流密码(Stream cipher) 明文逐位加密 分组密码(Block cipher) 明文逐组加密 单钥体制不仅可用于数据加密，也可用于消息的认证。 单钥体制研究热点 密钥管理(Key management)。 密钥产生、分配、存储、销毁等 密码体制分类 双钥体制 双钥体制或公钥体制(Public key system) (Diffie和Hellman,1976) 每个用户都有一对选定的密钥(公钥k1；私钥k2)，公开的密钥k1可以像电话号码一样进行注册公布。 公钥体制的主要特点 加密和解密能力分开 可以实现多个用户加密的消息只能由一个用户解读（用于公共网络中实现必威体育官网网址通信） 只能由一个用户加密消息而使多个用户可以解读（可用于认证系统中对消息进行数字签字）。 无需事先分配密钥。 比较 对称密码 加解密速度快 适合文件加密 密钥管理困难 非对称密码 短消息加密 解决密钥分配和管理问题，适合签名和认证 安全基础基于一个数学困难问题 综合运用对称密码技术和非对称密码技术。 1.3.3 密码可能经受的攻击 上述攻击的目的是确定所使用的密钥。 这四种攻击类型的强度按序递增，惟密文攻击是最弱的攻击。选择密文攻击是最强的一种攻击。 如果一个密码系统能抵抗选择密文攻击 ，那么它能抵抗其余三种攻击。 密码分析方法 -穷举破译法 -统计分析法 常见的三字母组合：THE、ING、AND、HER、ERE、ENT、THA、NTH、WAS、ETH、FOR、DTH等。 其他分析方法 线性分析 差分分析 插值攻击 生日攻击等等 1.4几种古典密码 代换（Substitution）密码。明文中的字母由其他字母、数字或符号所取代的一种方法 。 单表代换 多表代换 置换（Permutation）密码。换位就是重新排列消息中的字母。 著名的Caesar密码 设明文为：China　 加密: C：对应着字母F； 　 h：对应着字母K； i：对应着字母L； n：对应着字母Q； a：对应着字母D。 密文为“FKLQD”。 解密： F：对应着C； K：对应着H； L：对应着I； Q：对应着N； D：对应着A。 即“FK