密码学基础2new

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1、电子商务信息安全技术密码学基础（中）曹健计算机密码学•数据的表示（回顾）•对称密码体制–序列密码–分组密码•非对称密码体制（公钥密码体制）•量子密码技术数据的表示方法经典密码学计算机密码学古典密码现代密码文字图形二进制数据图像声音数据的表示方法1651531651471681621501531561531441591531681531561741501501711441441561441441561561531501651231411531471531921831411261381561471231652251

2、7115316221621014451138138159186210150969019822524023410213812314117715611717413818616517721610212312919521021025220454604857753910230165246240225666960816900603948841711502460423969975015150121824942102117159811119054665148938710513512012910212

3、01111029978111102126111129108132数据的表示方法ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange美国信息互换标准代码）字符数据的表示方法AN0100000101001110明文0110110001001001密钥流0010110100000111密文0010110100000111密文0110110001001001密钥流AN0100000101001110明文序列密码序列密码也称为“流密码”密钥流明文流密文流•由“一次一密乱码本”启发而来•流密

4、码的关键就是产生密钥流的算法，必须能够产生可变长的、随机的、不可预测的密钥流序列密码•由于通信双方必须能够产生相同的密钥流，所以这种密钥流不可能是真随机序列，只能是伪随机流。•将初始密钥(种子)输入到发生器，输出一个随机数(密钥)。密钥K密钥K伪随机字节伪随机字节发生器发生器(密钥流发生器)(密钥流发生器)kk密文明文明文字节流字节流字节流异或加密C异或解密MM序列密码设计流密码需要考虑的因素•密钥流的周期要长。•密钥流应尽可能地接近于一个真正的随机数流的特征。•伪随机数发生器的输出取决于输入的密钥的值。序列密码RC4流密码•RC4

5、是1987年RonRivest为RSA公司设计的一种流密码。•它是一种可变密钥长度、面向字节操作的流密码，安全性随着密钥长度的增加而增强。•RC4简单高效，适合软件实现。可能是应用最广泛的流密码–用于SSL/TLS(安全套接字/传输层安全协议)–用于IEEE802.1无线局域网中的WEP协议。序列密码与分组密码•序列密码每次加密数据流中的一位或一个字节。•分组密码，就是先把明文划分为许多分组，每个明文分组被当作一个整体来产生一个等长（通常）的密文分组。通常使用的是64位或128位分组大小。•分组密码的实质，是设计一种算法，能在密钥控

6、制下，把n比特明文简单而又迅速地置换成唯一n比特密文，并且这种变换是可逆的（解密）。序列密码与分组密码计算机密码学的设计思想（香农）•混乱/混淆(Confusion)其目的在于使作用于明文的密钥和密文之间的关系复杂化，是明文和密文之间、密文和密钥之间的统计相关特性极小化，从而使统计分析攻击不能奏效。通常的方法是“代换”。•散布/扩散(Diffusion)将明文及密钥的影响尽可能迅速地散布到较多个输出的密文中。产生扩散的最简单方法是通过“置换”。分组密码•数据加密标准(DES)DataEncyptionStandard•国际数据加密算

7、法(IDEA)InternationalDataEncryptionAlgorithm•高级加密标准(AES)AdvancedEncryptionStandard分组密码DES的基本原理•将二进制序列的明文分成每64bit一组，在56bit(外加8bit奇偶校验位)密钥的控制下，把每组明文都变换为64bit密文。•加密过程包括16轮的加密迭代，每一轮都采用一种乘积密码方式（代换和置换两种密码的组合）。分组密码DES的特点•优点：–密码学史上的创举——公开算法–安全性很强——雪崩效应•弱点：–密钥较短：密钥空间从128位减少为56位。

8、–存在弱密钥：有的密钥产生的16个子密钥有重复。–互补对称性：C=DES(M,K),则C’=DES(M’,K’)，其中，M’,C’,K’是M,C,K的非。分组密码对DES的改进方案：•用DES进行多次加密，国际数据加密算法且使用多个密