网络和信息安全第2章 网络信息安全理论基础.ppt

第2章 网络信息安全理论基础 本章主要内容： 2.1 前言 2.2 密码学的基本概念 2.3 古典密码 2.4 现代密码体制 2.5 基础数论 2.1 前言 基础数论在密码学中的作用 基础数论作为一门古老的数学学科，在整个数学学科中占有非常重要的位置。数论中许多基本内容，如同余理论、中国剩余定理（CRT）、高次剩余理论等，在新型密码体制、密钥分配与管理、数字签名、身份认证等方面有直接的应用。 现代密码与近代数学形影不离 近代数学在现代密码研究中比比皆是 ：群论，有限域上椭圆曲线理论，多项式理论与迹函数理论，陷门单向函数 等。 2.2 密码学的基本概念 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。 几个概念（一） 。 几个概念（二） 。 几个概念（三） 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。 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。 认证与认证系统 认证系统(Authentication system) 防止消息被窜改、删除、重放和伪造的一种有效方法,使发送的消息具有被验证的能力，使接收者或第三者能够识别和确认消息的真伪。实现这类功能的密码系统称作认证系统 必威体育官网网址性 必威体育官网网址性是使截获者在不知密钥条件下不能解读密文的内容。 认证性 使任何不知密钥的人不能构造一个密报，使意定的接收者解密成一个可理解的消息(合法的消息)。 安全认证系统应满足下述条件 意定的接收者能够检验和证实消息的合法性和真实性。 消息的发送者对所发送的消息不能抵赖。 除了合法消息发送者外，其它人不能伪造合法的消息。而且在已知合法密文c和相应消息m下，要确定加密密钥或系统地伪造合法密文在计算上是不可行的。 必要时可由第三者作出仲裁。  完整性(integrity) 在有自然和人为干扰条件下，系统保持检测错误和恢复消息和原来发送消息一致性的能力。实际中常常借助于纠、检错技术和杂凑技术来保证消息的完整性。 二、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，即能简单的由加（解）密密钥求 得解（加）密密钥。 注意：一个必威体育官网网址系统的加密密钥和解密密钥相同，或者虽然不同，但由其中的任意一个很容易的求得另外一个，即使用的是对称密钥密码体制，那么某个实体有能力加密，也就有能力解密。 双钥体制(Two key system)： 加密密钥和解密密钥不同。 一个必威体育官网网址系统把加密和解密分开，加密和解密分别用两个不同的密钥实现，并且由加密密钥推导出解密密钥是计算是不可行的，则该系统使用的是非对称密钥密码体制（公钥密码体制）如：RSA、EIGaMal、椭圆曲线密码体制等是非对称密码体制的典型代表。 使用公钥密码体制的每个用户都有一对选定的密钥，其中一个是可以公开的，称为公钥，另外一个是用户自己秘密保存。 思考：用于加密的还是解密的秘钥保存？ 密码体制分类 单钥体制 密码体制分类 单钥体制 单钥体制主要研究问题： 密钥产生(Key generation)， 密钥管理(Key management)。 分类： 流密码(Stream cipher)：逐位或逐字节地加密明文消息字符（如二元数字），如A5、SEAL 分组密码(Block cipher):将明文消息分组（每个分组含有多个字符），逐组的加密。如DES、IDEA、RC5、AES等。 单钥体制不仅可用于数据加密，也可用于消息的认证。 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。 三、密码分析