信息安全第2章密码学基础.ppt

主要内容 密码学的发展历史 密码学的基本概念 密码系统的分类 密码分析 经典密码学 密码学的发展历史(1) 自人类社会出现战争便产生了密码 密码学的发展历史(2) 1834年，伦敦大学的实验物理学教授惠斯顿发明了电机，这是通信向机械化、电气化跃进的开始，也为密码通信采用在线加密技术提供了前提条件。 1920年，美国电报电话公司的弗纳姆发明了弗纳姆密码。其原理是利用电传打字机的五单位码与密钥字母进行模2相加。 密码学的发展历史(3) 两次世界大战大大促进了密码学的发展。 密码学的发展历史(4) 两次世界大战大大促进了密码学的发展。 密码学的发展历史(5) 1949年香农发表了一篇题为《必威体育官网网址系统的通信理论》的著名论文，该文首先将信息论引入了密码，从而把已有数千年历史的密码学推向了科学的轨道，奠定了密码学的理论基础。 1976年，美国密码学家W.Diffie和M.Hellman在一篇题为《密码学的新方向》一文中提出了一个崭新的思想，不仅加密算法本身可以公开，甚至加密用的密钥也可以公开。 1977年美国国家标准局颁布了数据加密标准DES 2001年11月26日，正式颁布AES为美国国家标准。 密码学的基本概念(1) 密码学是关于加密和解密变换的一门科学，是保护数据和信息的有力武器。 密码是什么? 密码就是变换。（信息代码变换、数据电平变换） 变换是什么？变换是一种算法实现过程。 谁来做变换？变换可以由硬件和软件实现。（人、器件部件、计算机） 密码学的基本概念(2) 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。 密码学的基本概念(4) 密码学的基本概念(5) 密码体制基本组成 一个密码系统，通常简称为密码体制，由5部分组成： 信息加密传输的过程 注意 数据安全基于密钥而不是算法的必威体育官网网址。也就是说，对于一个密码体制，其算法是可以公开的，让所有人来使用、研究。但具体对于某次加密过程中所使用的密钥，则是必威体育官网网址的。 例如，加密算法为Y=aX+b，其中，X为明文，计算后Y成为密文。在具体加密过程中，a、b的取值为密钥，假设为（2，3），明文为2，则密文计算后为7。在这个过程中，Y=aX+b可以公开，但具体a=2，b=3的取值不公开。所以即使对方知道了采用的加密算法，由于不知道具体参数取值，也无法根据密文计算出明文。 密码系统的分类(1) 根据密钥的使用方式分类 对称密码体制（秘密钥密码体制） 用于加密数据的密钥和用于解密数据的密钥相同，或者二者之间存在着某种明确的数学关系。 加密：EK(M)=C 解密：DK(C)=M 非对称密码体制（公钥密码体制） 用于加密的密钥与用于解密的密钥是不同的，而且从加密的密钥无法推导出解密的密钥。 用公钥KP对明文加密可表示为：EKP(M)=C 用相应的私钥KS对密文解密可表示为：DPK(C)=M 密码系统的分类(2) 根据明文和密文的处理方式分类 分组密码体制（Block Cipher） 设M为明文，分组密码将M划分为一系列明文块Mi，通常每块包含若干字符，并且对每一块Mi都用同一个密钥Ke进行加密。 M=(M1, M2,… ,Mn) ，C=(C1, C2 , … ,Cn,)，其中Ci=E(Mi,Ke)， i=1,2…,n。 序列密码体制（Stream Cipher） 将明文和密钥都划分为位(bit)或字符的序列，并且对明文序列中的每一位或字符都用密钥序列中对应的分量来加密。 M=(M1, M2,… ,Mn) ， Ke=(ke1, ke2,…,ken)，C=(C1, C2,…,Cn)，其中Ci=E(mi,kei) ，i=1,2,…,n。 密码系统的分类(3) 根据加密算法是否变化分类 设E为加密算法，K0, K1,…,Kn,为密钥，M0,M1,…,Mn为明文，C为密文 固定算法密码体制 C0=E(M0,K0), C1=E(M1,K1),..., Cn=E(Mn,Kn) 变化算法密码体制 C0=E1 (M0,K0), C1=E2 (M1,K1),..., Cn=En (Mn,Kn) 密码分析 密码分析 密码分析方法—分析法 密码可能经受的攻击 密码分析方法--穷举破译法 注意 Internet的广泛应用，可以把全世界的计算机资源连成一体，形成巨大的计算能力，从而拥有巨大的密码破译能力，使原来认为安全的密码被破译。 1994年，40多个国家的600多位科学家通过Internet，历时9个月破译了RSA-129密码，1999年又破译了RSA - 140密码