密码学——密码算法与协议（第3版）全套PPT课件.pptx

《密码学——密码算法与协议 》 第一章密码学引论本章主要内容密码学在信息安全中的作用密码学导引信息论基本概念计算复杂性密码学在信息安全中的作用信息安全面临的威胁主动攻击：以各种方式有选择地破坏信息（如修改、删除、伪造、添加、重传、乱序、冒充及传播病毒等）被动攻击：在不干扰信息系统正常工作的情况下，进行截获、窃取、破译和业务流量分析等人为恶意攻击主要有以下手段窃听、重传，伪造，篡改，行为否认，非授权访问，传播病毒。人为恶意攻击特性智能性，严重性，隐蔽性，多样性密码学在信息安全中的作用信息安全需要的基本安全服务必威体育官网网址性：必威体育官网网址性指信息不被非指定对象获得。完整性：完整性指数据来源的完整性和数据内容的完整性。不可否认性：不可否认性指数据的生成者或发送者不能对自己做过的事进行抵赖。密码学导引密码学发展阶段手工阶段，机械阶段，现代密码阶段，密码学新方向。密码学基本概念密码学，明文和密文，加密算法，解密算法，密钥，明文空间，密文空间，密钥空间密码分析唯密文攻击已知明文攻击选择明文攻击选择密文攻击密码学导引密码体制的分类对称密码体制密码学导引非对称密码体制信息论基本概念信息量和熵给定一个离散事件的集合 记 是事件 出现的概率，称 为事件 包含的信息量，通常令a=2，此时相应的信息量单位是bit称 为随机事件集合X的 熵当集合X中的所有事件等概率出现时，X 的熵达到最大值信息论基本概念 条件熵设有两个事件集合： ，定义联合事件集合为记联合事件 出现的概率为，则由此可得集合XY的联合熵为定义条件熵 分别为信息论基本概念 X和Y的平均互信息为性质1）2）3）4）当X与Y独立时，信息论基本概念 信道容量对于一个通信系统，设X是其所有可能输入的集合，Y是其所有可能输出的集合，定义其信道容量为完善必威体育官网网址性在一个必威体育官网网址系统中，若密文与明文之间的互信息为则称该必威体育官网网址系统为完善必威体育官网网址系统或无条件必威体育官网网址系统，此时在唯密文攻击下，系统是安全的（在已知明文或选择明文攻击下不一定安全）信息论基本概念 计算复杂性一个算法的复杂度可用两个变量度量：时间复杂性T(n)和空间复杂性S(n) ，n是输入的规模。时间复杂性T(n)指的是以某特定的基本步骤为单元，完成计算过程所需要的总单元数。空间复杂性S(n)是指以某特定的基本存储空间为单元，完成计算过程所需要的总存储单元数。本章小结本章主要介绍了计算机安全面临的问题及安全服务的需求，并概述了密码技术的分类，同时介绍了与密码技术相关的基础知识、信息论的相关概念及计算复杂性理论。问题讨论1．举出了解的两个使用对称加密算法的实例。2．设一个系统传送0,1,…,9，偶数在传送时以0.1的概率错成另外的偶数，其他数字能够正确接收，求收到一个数字平均得到的信息量。3．对于任意概率事件集X，Y，Z，证明下述三角不等式成立：THE END！《密码学——密码算法与协议》第二章流密码本章主要内容流密码的基本概念 流密码的结构移位寄存器反馈移位寄存器线性反馈移位寄存器伪随机序列 构造流密码方法 流密码算法 1.流密码的基本概念 流密码简介流密码（也称序列密码）：使用流密码对某一消息m执行加密操作时，一般先将m分成连续的符号（一般为比特串），即m=m1m2m3…；然后使用密钥流k=k1k2k3…中的第i个元素ki对明文消息的第i个元素mi执行加密变换，其中i=1,2,3,…；所有的加密输出连接在一起就构成了对m执行加密后的密文。 1.流密码的基本概念 流密码系统模型1. 流密码的应用流密码应用领域主要包括军事、外交等。虽然也有公开设计和研究成果发表，但作为密码学的一个分支，流密码的设计与分析成果大多还是必威体育官网网址的。目前可以公开见到的、较有影响的流密码方案包括A5、SEAL、RC4及PIKE等。 2. 流密码的结构同步流密码在同步流密码中，密钥流的产生与明文消息流相互独立。因为密钥流与明文串无关，所以同步流密码中的每个密文ci都不依赖于之前的明文mi-1,…,m1。故而，同步流密码的一个重要优点就是无错误传播，即在传输期间一个密文字符被改变只影响该字符的恢复，不会对后继的字符产生影响。 2. 流密码的结构同步流密码但是，在同步流密码中发送方和接收方必须是同步的，用同样的密钥且该密钥操作在同样的位置时才能保证正确解密。如果在传输过程中密文字符因插入或删除导致同步丢失，密文与密钥流将不能对齐，导致无法正确解密。若要正确还原明文，则密钥流必须再次同步。 2. 流密码的结构同步流密码加密结构图 2. 流密码的结构自同步流密码在自同步流密码中，密钥流的产生与之前已经产生的若干密文有关， 自同步流密码