第三章 现代密码技术及应用.ppt

2002年9月12日下午 授课教师：鲁士文（CAS/ICT) 计算机网络课程 电子商务安全 第 3 章 现代密码技术及应用 为了保证信息在网上传输过程中不被篡改，必须对所发送的信息进行加密。 例如：将字母a，b，c，d，e，… x，y，z的自然顺序保持不变，但使之与D，E，F，G，H，…，Y，Z，A，B分别对应（即相差3个字符）。若明文为and，则对应密文为DQG。（接收方知其密码为3，它就能解开此密文）。 加密系统包括信息（明文和密文）、密钥（加密密钥和解密密钥）、算法（加密算法和解密算法）三个组成部分。 3.2 数据加密技术3.2.1 密码学的起源与发展 隐写术(steganography): 通过隐藏消息的存在来保护消息 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 1．1949年之前: 古典密码：密码学还不是科学,而是艺术 密码算法的基本手段—“替换”出现，针对的是字符。 例一 希腊密码（二维字母编码查表） 明文：HELLO 例二 凯撒密码：公元前50年 A B C D E F G …… X Y Z D E F G H I J …… A B C 例三：代码本 代码本 字母、符号、单词、短语 代码 代码 字母、符号、单词、短语 应用：第一、二次世界大战 2．1949～1975年: 计算机使得基于复杂计算的密码成为可能 1949年Shannon的“The Communication Theory of Secret Systems” 1967年David Kahn的《The Codebreakers》 1971-73年IBM Watson实验室的Horst Feistel等的几篇技术报告 数据的安全基于密钥而不是算法的必威体育官网网址 3．1976年以后: 1976年美国学者Diffie和Hellman根据单向函数的概念提出了公开密钥密码算法,引起了密码学的一场革命 对称密钥密码算法进一步发展，1977年DES正式成为标准 美国麻省理工学院的 Rivest,Shamir和Adleman于1978年提出了RSA算法 90年代逐步出现椭圆曲线等其他公钥算法 对称密钥密码体系(Symmetric Cryptography)又称对称密钥技术。 对称钥匙加密系统是加密和解密均采用同一把秘密钥匙，而且通信双方都必须获得这把钥匙，并保持钥匙的秘密。 对称密钥密码体系的优点是加密、解密速度很快(高效)，但缺点也很明显：密钥难于共享，需太多密钥。 DES密码体制 最有名的密码算法 ；第一个被公开的现代密码 由IBM于1971年至1972年研制成功 对称密钥加密与DES算法 对称加密算法是指文件加密和解密使用一个相同秘密密钥，也叫会话密钥。目前世界上较为通用的对称加密算法有RC4和DES。这种加密算法的计算速度非常快，因此被广泛应用于对大量数据的加密过程。 对称密钥密码技术的代表是数据加密标准DES (Data Encrypuon Standard)。这是美国国家标准局于1977年公布的由IBM公司提出的一种加密算法，1979年美国银行协会批准使用DES,1980年它又成为美国标准化协会(ANSl)的标准，逐步成为商用必威体育官网网址通信和计算机通信的最常用加密算法。 密码学的危机及DES的公布 DES的公布在密码学发展过程中具有重要的意义，多年来，DES一直活跃在国际必威体育官网网址通信的舞台上，扮演了十分突出的角色。 但进入20世纪90年代以来，以色列的密码学家Shamir等人提出了一种“差分分析法”，以后日本人又提出了类似的方法，可以认为是一种正式的对DES的攻击算法。 DES毕竟已经公开了二十多年，破译的研究比较充分，随着电子技术的进步，其威胁渐成现实，DES的历史使命已近完成。但是了解它的加密算法还是很有必要的。 DES算法的基本思想 DES算法的基本思想来自于分组密码，即将明文划分成固定的n比特的数据组，然后以组为单位，在密钥的控制下进行一系列的线性或非线性的变化变换而得到密文，这就是分组密码(Block Cipher)体制。分组密码一次变换一组数据，当给定一个密钥后，分组变换成同样长度的一个密文分组。若明文分组相同，那么密文分组也相同。 1〉在首次通信前，双方必须通过除网络以外的另外途径传递统一的密钥。 2〉当通信对象增多时，需要相应数量的密钥。例如一个拥有100个贸易伙伴的企业，必须要有100个密钥，这就使密钥管理和使用的难度增大。 3〉