第2.1章古典密码学.ppt

第2章 密码学概论 古典密码学 对称密码体制 公钥密码体制 密码学发展阶段 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(1/3) 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是代换(substitution)和置换(permutation)，针对的是字符 简单的密码分析手段出现 主要特点：数据的安全基于算法的必威体育官网网址 20世纪早期密码机 第1阶段－古典密码(3/3) 1883年Kerchoffs第一次明确提出了编码的原则：加密算法应建立在算法的公开不影响明文和密钥的安全。 这一原则已得到普遍承认，成为判定密码强度的衡量标准，实际上也成为传统密码和现代密码的分界线。 第2阶段 1949~1975(1/1) 计算机使得基于复杂计算的密码成为可能 相关技术的发展 1949年Shannon的“The Communication Theory of Secret Systems” 提出了两种“安全”，即“理论安全”和“实际安全”，证明了要达到“理论安全”，密钥的长度必须长于或等于明文的长度 1967年David Kahn的《The Codebreakers》 1971-73年IBM Watson实验室的Horst Feistel等几篇技术报告 主要特点：数据的安全基于密钥而不是算法的必威体育官网网址 第3阶段 1976~ 1976年：Diffie Hellman 的 “New Directions in Cryptography” 提出了不对称密钥密 1977年Rivest,Shamir Adleman提出了RSA公钥算法 90年代逐步出现椭圆曲线等其他公钥算法 主要特点：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 第3阶段 1976~ 1977年DES正式成为标准 80年代出现“过渡性”的“Post DES”算法,如IDEA,RCx,CAST等 90年代对称密钥密码进一步成熟 Rijndael,RC6, MARS, Twofish, Serpent等出现 2001年Rijndael成为DES的替代者 基本概念(1/4) 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. 基本概念(2/4) 明文( Plaintext)：消息的初始形式； 密文( CypherText)：加密后的形式 加密算法(Encryption Algorithm):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). 解密算法(Decryption Algorithm):接收者对密文解密所采用的一组规则称为解密算法(Decryption Algorithm) 密钥(Key):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). 基本概念(3/4) 记： 明文记为P且P为字符序列， P=[P1,P2,…,Pn] 密文记为C, C=[C1,C2,…,Cn] 明文和密文之间的变换记为 C=E(P)及P=D(C) 其中 C表示密文，E为加密算法；P为明文，D为解密算法 我们要求密码系统满足：P=D(E(P)) 基本概念(4/4) 需要密钥的加密算法，记为：C=E(K,P),即密文消息同时依赖于初始明文和密钥的值。实际上，E是一组加密算法，而密钥则用于选择其中特定的一个算法。 加密与解密的密钥相同，即：P=D(K,E(K,P)) 加密与解密的密钥不同，则：P=D(KD,E(KE,P)) 密码编码系统分类 必威体育官网网址内容 密钥数量 明文处理的方式 必威体育官网网址内容 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 密钥数量 对称密码算法（symmetric cipher) 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