ch02 分组密码体制

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1、信息系统安全原理Ch02分组密码体制本章学习目的掌握密码学的基本概念分组密码、流密码、对称密码、非对称密码理解经典密码体制的原理理解分组密码原理了解数据加密标准、高级加密标准了解分组密码的工作模式了解流密码一密码学的基本概念21基本概念加密技术的基本思想就是伪装信息，使非法接入者无法理解信息的真正含义。伪装就是对信息进行一组可逆的数学变换。我们称伪装前的原始信息为明文,经伪装的信息为密文，伪装的过程为加密，用于解除伪装还原出原始信息的过程为解密。加密Encrypt解密Decrypt密文ciphertext明文pl

2、aintext,一般m表示密钥Key一密码学的基本概念31基本概念用于对信息进行加密的一组数学变换称为加密算法。用于对信息进行解决的数学变换就是解密算法。为了有效控制加密、解密算法的实现，在这些算法的实现过程中，需要有某些只被通信双方所掌握的专门的、关键的信息参与，这些信息就称为密钥。用作加密的称加密密钥，用作解密的称作解密密钥。一密码学的基本概念42密码学与密码体制密码学两个分支：密码编码学与密码分析学：密码编码学主要研究对信息进行编码实现信息保密性的科学，即加密算法密码分析学是研究、分析、破译密码的科学，即如

3、何从密文推出明文、密钥或解密算法的学问这两种技术相互依存、相互支持、共同发展一密码学的基本概念52密码学与密码体制加密算法的三个发展阶段：经典密码体制对称密钥密码（即：单钥密码体制）公开密钥密码（即：双钥密码体制）这些算法按密钥管理的方式可以分为对称算法与非对称算法两大类，即我们通常所说的对称密钥密码体制和非对称密钥密码体制。一密码学的基本概念63对称密码体制加密密钥和解密密钥相同，或实质上等同（即从一个可以推出另外一个），我们称其为对称密钥或单钥密码体制。加密方式有两种：对明文按字符逐位加密，称为流密码或序列密

4、码序列密码是手工和机械密码时代的主流方式。先对明文消息分组，再逐组加密，称为分组密码分组密码将明文分成固定长度的组，用同一密钥和算法对每一块加密，输出也是固定长度的密文。最典型的就是1977年美国国家标准局颁布DES算法。一密码学的基本概念7单密钥密码的加、解密过程3对称密码体制一密码学的基本概念83对称密码体制加密密钥和解密密钥相同，或实质上等同（即从一个可以推出另外一个），我们称其为对称密钥或单钥密码体制。单钥密码体制的优点：安全性高、加解密速度快其缺点是：进行保密通信之前，双方必须通过安全信道传送所用的密钥

5、。相距较远的用户，较大的代价，甚至难以实现。例如，在拥有众多用户的网络环境中使n个用户之间相互进行保密通信，若使用同一个对称密钥，一旦密钥被破解，整个系统就会崩溃；使用不同的对称密钥，则密钥的个数几乎与通信人数成正比[需要n*(n-1)个密钥]。由此可见，若采用对称密钥，大系统的密钥管理几乎不可能实现。一密码学的基本概念9保密通信系统模型4保密通信系统模型一密码学的基本概念105非对称密码体制若加密密钥和解密密钥不相同，从其中一个难以推出另一个，则称为非对称密钥或双钥密码体制。采用双钥密码体制的主要特点是将加密和

6、解密功能分开，因而可以实现多个用户加密的消息只能由一个用户解读，或只能由一个用户加密消息而使多个用户可以解读。在使用双钥体制时，每个用户都有一对预先选定的密钥：一个是可以公开的(公钥)，以k1表示，另一个则是秘密的(私钥)，以k2表示，公钥k1可以像电话号码一样进行注册公布，私钥是其拥有者自己保存。因此双钥体制又称作公钥体制(PublicKeySystem)。最有名的双钥密码体制是1977年由Rivest、Shamir和Adleman等三人提出的RSA密码算法。一密码学的基本概念11双钥密码体制的通信模型5非对称

7、密码体制一密码学的基本概念12双钥密码体制既可用于实现公共通信网的保密通信，也可用于认证系统中对消息进行数字签名，同时实现信息保密性和对消息的认证，在明文消息空间和密文消息空间等价，且加密、解密运算次序可换，即Ekl(Dk2(m))=Dk2(Ek1(m))=m。双钥保密和认证体制6双密钥+认证系统一密码学的基本概念13实际网络多采用双钥和单钥密码相结合的混合加密体制，即使用单钥密码进行加解密明文或密文，采用双钥密码实现密钥传送。这样既解决了密钥管理的困难，又解决了加、解密速度的问题。7混合加密系统一密码学的基本概

8、念148密码学的作用密码学主要的应用形式有数字签名、身份认证、消息认证（也称数字指纹）、数字水印等几种，这几种应用的关键是密钥的传送，网络中一般采用混合加密体制来实现。密码学的应用主要体现了以下几个方面的功能。（1）维持机密性传输中的公共信道和存储的计算机系统容易受到被动攻击（如截取、偷窃、拷贝信息）和主动攻击（如删除、更改、插入等操作）。加密关键信息，让人看不懂而无从攻