分组密码03new

《分组密码03new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、密码学导论˙第3章密码学基础理论李卫海本章目录第一节密码系统的基本数学模型•密码系统的概率映射模型：约定、定义、映射图、运算•单纯密码、混合密码•相似密码系统第二节信息度量与冗余第三节理论安全•完美安全：定义、性质•模糊度：唯一解距离、“随机”密码•理想安全第四节实际安全•工作特性•蛮力攻击、统计攻击、可能词攻击密码学导论--中国科学技术大学2ClaudeElwoodShannon•1948年，“AMathematicalTheoryofCommunication”在数学上奠定了信息论基础；•1949年，“CommunicationThe

2、oryofSecrecySystems”从信息论角度奠定了密码学的理论基础。密码学导论--中国科学技术大学3第一节密码系统的数学模型密码学导论--中国科学技术大学41.密码系统的基本数学模型2.信息度量与冗余3.理论安全4.实际安全一、概率映射模型对称密码系统的数学模型密码分析员消息m密文c消息m信源加密器E解密器Dii密钥k密钥k密钥源加密算法：c=f(m,k)=E(m)i解密算法：m=D(c)ED=Iiii密码学导论--中国科学技术大学51.密码系统的基本数学模型2.信息度量与冗余3.理论安全4.实际安全概率模型消息空间：有

3、限消息集合M信源以先验概率q,q,…,q产生消息m,m,…,m12r12r无意义消息的概率为0密钥集空间：有限密钥空间K密钥源以先验概率p,p,…,p产生密钥k,k,…,k12s12s密文空间：有限密文集合C密文c,c,…,c的先验概率由消息和密钥的先验概率共同决定12t密码学导论--中国科学技术大学61.密码系统的基本数学模型2.信息度量与冗余3.理论安全4.实际安全概率模型密码系统：是一族可逆映射，从消息空间映射到密文空间。其中各映射具有一定的使用概率，由实际密钥确定具体的映射•可逆映射E,E,…,E的使用概率为p

4、,p,…,p12s12s•解密映射D,D,…,D分别与加密映射E,E,…,E互逆12s12s密码系统相同：是指映射集、消息空间、密文空间、密钥空间相同，且相应的先验概率相同密码学导论--中国科学技术大学71.密码系统的基本数学模型2.信息度量与冗余3.理论安全4.实际安全基本原则柯克霍夫原则：公开加密映射族、解密映射族；公开明文的先验概率q和密钥的先验概率p；ii公开密文仅保密实际消息和实际密钥密码分析员利用密文和消息、密钥的先验概率，计算消息和密钥的后验概率当某个消息或密钥的后验概率接近为1，其它的接近0时，则该密文被

5、破译，否则密文安全。密码学导论--中国科学技术大学81.密码系统的基本数学模型2.信息度量与冗余3.理论安全4.实际安全若干问题的说明将消息视为一个整体，不考虑消息内部文字间的关系消息可视为一个马尔克夫链随机过程，不同消息的概率由马尔克夫链决定这里将消息简化，用一个符号m代替，并赋予一个概率i不考虑在明文中插入的无效内容，基本密码系统中不考虑多次加密只增加了系统的复杂性，没有从根本上改变基本性质复杂密码系统可以由多个基本密码系统构成密码学导论--中国科学技术大学91.密码系统的基本数学模型2.信息度量与冗余3.理论安全4.实际

6、安全可能的密钥与实际的密钥同等重要策略游戏（如象棋）中，可能的威胁与实际威胁同等重要存在可能的密钥，将密文映射为与明文不同的有意义消息。正是这些可能的密钥提供了密码系统的安全性合法解密者知道实际的密钥，可以确认明文；窃听者只知道可能密钥的先验概率，无法确认真实明文密码学导论--中国科学技术大学101.密码系统的基本数学模型2.信息度量与冗余3.理论安全4.实际安全例：英文单表替换加密系统消息集•若以单字母为消息，则消息的先验概率即普通字母的统计概率•若以单词为消息，则消息的先验概率为词汇的统计概率•若以有意义的句子为消息，则先

7、验概率与具体环境有关密钥集•有26!个可能的等概率密钥•密钥的实际先验概率略高（存在部分不可用密钥）密文集•与消息和密钥相关对单字母的模型，当密文长度N大于30时，平均会有一组消息和密钥的后验概率接近于1，其它的近似为0密码学导论--中国科学技术大学111.密码系统的基本数学模型2.信息度量与冗余3.理论安全4.实际安全密码系统的映射图m1c11232m21c233m2c33112mc434左侧是消息集合，右侧是密文集合某消息在密钥作用下映射用连线表示对每个消息，每个密钥引出各自的连线密码学导论--中国科学技术大学121.密码

8、系统的基本数学模型2.信息度量与冗余3.理论安全4.实际安全闭合系统(ClosedSystem)：若对任意密文，都有每个密钥所对应的线连入任意密文用任意密钥解密，都对应一个消息集中的消息