信息论与编码第7章加密编码

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1、第七章加密编码学习得来终觉浅，绝知此事要自悟Logo绪论Contents1密码学概述2加密编码中的信息论分析3古典密码及近代密码4现代密码学5Logo密码学其他分支简介Contents6网络通信加密方式7密码学理论及应用展望8思考题与习题9Logo绪论信息的传输过程中容易被对手截获，为了对信息进行保密，就需要采用加密编码。加密编码在不断发展、扩展的过程中形成了一门新的学问－密码学，它涉及到两部分内容：密码编码和密码分析（破译）。密码学是一个扩展的概念对密码学存在的误解Logo初次接触密码学的人可能会存在的误解：以为学了

2、密码学就可以破解qq、邮箱密码之类的，其实这类的密码和密码学的一些情况下是两码事，一些密码都没有采用密码技术，而且破解密码的手法也比较简单学习了密码学即可用于破解银行的密码，而实际上破解银行的密码一般利用的不是高深的密码学知识，相反，它可能用各种木马，窃取密码。Logo61.完整性(Integrity)2.可用性(Availability)3.真实性(Authenticity）除了通过加密实现机密性(Confidentiality)以外，经过逐步的发展，还可以实现以下安全需求：4.责任追究性(Accountabilit

3、y）5.公平性现代的密码学7.1密码学概述7.1.1基本专业术语7.1.2加密编码算法分类7.1.3密码分析及其分类7.1.4密码系统的安全性及其分类7.1.5加密编码的发展历程明文（Plaintext）：待伪装或加密的消息（Message）。密文(Ciphertext)：对明文施加某种伪装或变换后的输出，也可认为是不可直接理解的字符或比特集，密文常用c表示。解密(decryption)算法则是其相反的过程：由密文转换回明文；加解密包含了这两种算法，一般加密即同时指称加密(encrypt或encipher)与解密(de

4、crypt或decipher)的技术。密码算法(CryptographyAlgorithm)，也简称密码（Cipher），通常是指加、解密过程所使用的信息变换规则，是用于信息加密和解密的数学函数。密钥（SecretKey或者Key）：密码算法中的一个可变参数，通常是一组满足一定条件的随机序列。密码系统(Cryptosystem)：是加解密参与的各个要素构成的系统。87.1.1基本专业术语密码学的作用：鉴别：消息的接收者应该能够确认消息的来源（人、设备等）；入侵者不可能伪装成他人发送伪冒信息。完整性：消息的接收者应该能够

5、验证在传送过程中消息没有被修改；入侵者不可能用假冒、篡改的消息代替发送者合法消息。抗抵赖：发送者事后不可能虚假地否认他发送的消息。10类似于通信系统的模型，香农也建立了保密系统的模型，如下图7-1所示：7.1.2加密编码算法分类图7-1保密系统模型11EK（M）=CDK（C）=M（7-1）（7-2）这些函数具有下面的特性（见图7-2）：DK（EK（M））=M.加密和解密运算都使用密钥（即运算都依赖于密钥，并用K作为下标表示），这样，加/解密函数现在变成：图7-2使用一个密钥的加/解密12有些算法使用不同的加密密钥和解密

6、密钥（见图7-3），也就是说加密密钥K1与相应的解密密钥K2不同，在这种情况下：EK1（M）=C　DK2（C）=M（7-3）（7-4）DK2（EK1（M））=M图7-3使用两个密钥的加/解密对称加密算法（对称密码算法）有时又叫传统密码（加密）算法、单钥密码（加密）算法、秘密密钥密码（加密）算法，就是加密密钥能够从解密密钥中推算出来，反过来也成立。13基于密钥的算法通常有两类：对称加密算法和公开密钥加密算法。对称算法的加密和解密表示为：EK（M）=CDK（C）=M14公开密钥算法（也叫非对称算法、双钥算法）是这样设计的：

7、用作加密的密钥不同于用作解密的密钥，而且解密密钥不能根据加密密钥计算出来（至少在合理假定的长时间内）。　　用公开密钥K加密表示为EK（M）=C.虽然公开密钥和私人密钥是不同的，但用相应的私人密钥解密可表示为：DK（C）=M有时消息用私人密钥加密而用公开密钥解密，这用于数字签名，尽管可能产生混淆，但这些运算可分别表示为：EK（M）=CDK（C）=M公开密钥算法密码编码学的主要目的是保持明文（或密钥，或明文和密钥）的秘密以防止偷听者（也叫对手、攻击者、截取者、入侵者、敌手或干脆称为敌人）知晓。这里假设偷听者完全能够接获收发

8、者之间的通信。密码分析学是在不知道密钥的情况下。恢复出明文的科学。成功的密码分析能恢复出消息的明文或密钥。密码分析也可以发现密码体制的弱点，最终得到上述结果（密钥通过非密码分析方式的丢失叫做泄露。）157.1.3密码分析及其分类(1)唯密文攻击（又称唯密文分析）。密码分析者有一些消息的密文，这些消息都用同一加密算法加密。已知：C1