《密码学概论》ppt课件

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1、第2章密码学概论随着计算机病毒所带来危害的日益加剧，计算机犯罪事件不断的增加，黑客攻击的日益频繁，信息安全已成为人们不得不面对的问题。互联网的广泛使用，全世界都在自投入网，如果不加强网络安全，则将被一网打尽。作为信息安全的核心技术——密码技术成为人们研究和关注的重点。有关信息加密技术的研究，特别要注意重视自主开发。对于DES算法加密产品，美国中央情报局对密钥位在几年前曾作过预测和比较：美国政府作出限制密钥为56bit位的产品出口，而去年开始放宽出口限制，但其背景是什么呢？对密钥为56bit位DES只要化25万美元，在不到3天就可破译。密码技术涉及哪些内容？下面通过简

2、单例子来引入。Alice和Bob想在晚上一起出去，但定不下来是去电影院还是歌剧院，但他们达成协议，通过掷硬币来决定如果他们是通过电话来执行上述协议，显然无法公平实现，因为一方无法验证对方掷硬币的结果。如果在协议中加入密码技术，可形成适合在电话上工作的形式。把密码技术看成函数f(x):Z到Z,且具有性质：(1)对任意函数，由x计算f(x)是容易的,而给出f(x)，要找出对应的x是难的；(2)找出一对整数(x,y),满足x≠y而f(x)=f(y)是难的。密码技术将研究探讨容易，难的的数学描述，建立量化表示。电话掷币1.Alice选择一个大随机数x，并计算f(x);然后通

3、过电话告诉Bobf(x)的值；2.Bob告诉Alice自己对x的奇偶猜测；3.Alice告诉Bobx的值；4.Bob验证f(x)并查看所做猜测是否正确。在开放的计算机和通信网络中保证安全通信，采用密码技术是有效且是唯一可行的方法。电子商务，事务处理，等信息系统对安全的需求，导致了很多密码系统和协议的产生。2.1信息加密的基本概念密码学分为密码编码学和密码分析学两个分支。密码编码学是对信息进行编码实现隐蔽信息的一门学问密码分析学则是研究分析破译密码的学问两者互相对立，又互相促进向前发展。对信息进行编码可以隐蔽和保护需要加密的信息，使未授权者不能提取信息。被隐蔽的信息称

4、为明文，编码后明文变换成另一种隐蔽形式，称为密文。这种变换过程称为加密其逆过程，即由密文恢复成原明文的过程称为解密。对明文进行加密时所采用的一组规则称为加密算法对密文进行解密时所采用的一组规则称为解密算法。加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥控制下进行的，分别称为加密密钥和解密密钥。密钥是密码体制安全保密的关键，它的产生和管理是一个重要研究课题。在一个密码体制中，如果加密密钥和解密密钥相同，或从一个易得到另一个，就称其为单钥密码体制或对称密码体制。如果在密码体制中，加密密钥和解密密钥不同，且从一个难于推出另一个，则称为双钥密码体制或非对称密码体制，1976年由Di

5、ffe和Hellman等人所开创的新体制采用双钥体制的每个用户都有一对选定的密钥：一个是可以公开的，另一个则是秘密的。公开的密钥可以进行注册公布，因此双钥密码体制又称为公钥密码体制。其主要特点是将加密和解密能力分开，从而实现多个用户加密的信息只能由一个用户解读，或只能由一个用户加密信息而使多个用户解读。在信息传输和处理系统中，除了确定的接受者外，还有非授权者他们通过各种办法（如搭线窃听、电磁窃听、声音窃听等）来窃取机密信息。他们虽然不知道系统所用的密钥，但通过分析可能从截获的密文推出原来的明文，这一过程称为密码分析。研究如何从密文推出明文、密钥或解密算法的学问称为密

6、码分析学。为了保护信息的保密性，抗击密码分析，信息加密系统应满足如下要求：(1)系统至少为实际上不可破，即，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(2)系统的保密性只依赖于密钥的保密。(3)加密和解密算法适用于所有密钥空间中的元素。(4)系统便于实现和使用方便。为了防止信息被篡改、删除、重放和伪造，就要求系统具有对发送的信息验证的能力，使接收者或第三者能够设别和确认信息的真伪。实现这类功能的系统称为认证系统。信息认证要求能保证任何不知密钥的人不能构造出一个密文，使确定的接收者脱密成一个可理解的信息。信息的完整性，它表示在干扰条件外，

7、系统保持恢复信息和原来发送信息一致性的能力，实际中常借助于检错和纠错技术来保证信息的完整性。信息系统安全的中心内容是保证信息的保密性、认证性和完整性。2.2单表代换密码2.2.1代换密码概述令A表示明文字母集，它有q个字母或字符，可以抽象地用Zq={0,1,2,…,q-1}来表示。在加密时，将明文分成长为L的信息单元，称为明文组，用m表示，即m=(m0m1…mL-1)(mi∈Zq)。通常称m为L-报文，它是定义在ZqL上的随机变量(ZqL是Zq上的L维向量空间)。明文空间M={m

8、m∈ZqL}。令A'表示密文字母集，它有q'个字母或字符，可用Zq'={0,1,2