自然辩证法课程演讲公钥密码学理论的形成--从科学假说到科学理论

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1、公钥密码学理论的形成--从科学假说到科学理论公元前5世纪，古希腊斯巴达出现原始的密码器：最早的换位密码术。公元前1世纪，著名的恺撒(Caesar)密码被用于高卢战争中：简单易行的单字母替代密码。二次世界大战中，印第安纳瓦霍土著语言被美军用作密码。这是密码学和语言学的成功结合，纳瓦霍语密码成为历史上从未被破译的密码。1949年以前密码学是一种技巧（Art）1949-1975标志：1949年Shannon发表的《保密系统的信息理论》，密码学成为科学1976以后标志：1976年Diffie和Hellman发表了

2、《密码学新方向》。代表了密码学的新方向：公钥密码学密码编码学(Cryptography)明文(plaintext)：原始的消息密文(ciphertext)：被伪装的消息加密(encrypt/encipher)：明文转换为密文的过程解密(decrypt/decipher)：密文还原为明文的过程算法(algorithm/cipher)：用于加密和解密的数学函数密钥(key)：加密密钥、解密密钥公钥密码学理论的形成科学问题的提出：密钥的安全分发科学事实的获取：密钥分发过程中存在的安全问题科学假说的形成：对称密钥

3、下的密钥分发机制KDC，复杂加密法，非对称密钥算法（DH密钥交换方法）科学理论的创立：DH密钥交换方法、RSA加密算法、其他公钥加密算法古典密码现代密码学：流密码分组密码密码学新方向：公钥密码学用于加密用于密钥交换用于数字签名Caesar密码破译以下密文：密文：PHHWPHDIWHOWKHSDUWB明文：meetmeaftertheparty字母表：(密码本）密文：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC明文：abcdefghijklmnopqrstuvwxyzi：0123456789……..

4、设密钥为K：加密算法：C=E(K,P)=(P+k)mod(26)解密算法：P=D(K,C)=(C-K)mod(26)25个可能的密钥k,k∈[1，25]英文中字母的使用频率02468101214ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ频率E使用最多；然后是TRNIOAS其他字母使用较少最少的是JKQXZ攻破古典密码的有效方法：字母频率统计分析古典密码·弱点：密钥空间较小安全性基于算法细节不抗频率分析·密钥分发：手工分发Kerchoffs原则(1883)：加密算法应建立在算法的公开不影响明文和密

5、钥的安全的基础上。古典密码现代密码学：流密码分组密码密码学新方向：公钥密码学用于加密用于密钥交换用于数字签名对称密码算法分类流密码(streamcipher)每次加密数据流的一位或一字节，连续加密。Ci=Ki⊕Pi分组密码(blockcipher)加密算法的主要工作混淆和扩散特点：对明文分组进行加密，密钥长度56bits以上例：DES算法、AES算法、三重DES算法对称加密的密钥分配破解算法的可能性大大降低，但是密钥分发成为主要问题在对称加密系统中，通常要求通信的双方Alice和Bob共享密钥。实现的方

6、式：Alice确定一个密钥，并亲自交给Bob一个可信的第三方(Trudy)负责确定密钥，并亲自交个Alice和Bob。Alice和Bob之前已经建立了秘密通道，则Alice使用该秘密通道将新密钥发送给Bob。Trudy和Alice以及Bob间有秘密通道，则Trudy利用秘密通道将密钥发送给Alice和Bob。密钥分发过程中的安全问题：截断监听篡改伪装·安全攻击古典密码现代密码学：流密码分组密码密码学新方向：公钥密码学用于加密用于密钥交换用于数字签名公钥密码学公钥密码体制的建立经典公钥加密算法--RSA算法

7、数字签名和认证协议（保证通信双方的真实性、公钥的真实性）1976年，迪菲（Diffie）和赫尔曼(Hellman)两人（论文“NewDirectioninCryptography”），把密钥分为加密的公钥和解密的私钥，这是密码学的一场革命。1977年，美国的里维斯特(RonaldRivest)、沙米尔(AdiShamir)和阿德尔曼(LenAdleman)，提出第一个较完善的公钥密码体制——RSA体制密码学革命的代表人物：Diffie(1944-)1965年，获得麻省理工学院数学学士学位1976年，和He

8、llman联合发表《密码学新方向》1991年，任职于Sun公司1992年，1992年瑞士联邦理工学院授予博士头衔。Diffie考虑的问题：加密过程中密钥分发问题手工分发不符合实际情况，而KDC的存在意味着通信双方的隐私会被第三方监视。“数字签名”问题：寻找一个正确判断消息来源的方法，即象手写签名一样，以保证消息却是出自特定的人。Alice把消息放到箱子里，用自己的锁锁上发送给BobBob收到箱子后加上自己的锁，在把箱子返回给A