信息安全概论第6讲

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1、信息安全概论第6讲2008年x月y日第3章密码基础突出--------概念+算法+作用。3.1密码学的基本概念3.2对称密码算法3.3公钥密码算法3.4哈希函数3.5数字签名算法3.6密码学的新方向3.1密码学的基本概念明文密钥密文脱密加密密码编码学（cryptography）密码学（cryptography）密码分析学（cryptanalysis）3.1.1密码编码对称密码系统主要是对信息提供机密性（secrecy）保护，防止敌手在信道上进行窃听后产生的泄密。对称密码系统同时还能保护数据的完整性（integrity），检测或恢复敌手对数据进行的篡改、伪造等破坏。

2、3.1.1密码编码定义1一个对称密码系统（Cryptosystem）CS，是一个五元集合CS={M,C,K,e,d}，其中：明文消息空间：表示明文消息的集合；密文消息空间：表示密文消息的集合；密钥空间：表示密钥的集合；加密变换：表示一个确定的映射脱密变换：表示一个确定的映射它满足下列条件：对于给定的密钥k，均有对给定的密钥k，由e和d诱导下列两个变换也称为加密/脱密变换。这时，定义1所满足的条件可以记为。3.1.1密码编码通常实用的密码系统在技术角度上还需要满足下列三个要求：加、脱密变换e、d对所有密钥k都有效（防止计算中的阻断）。密码系统应易于实现（对任意给定的

3、密钥k，有高效的加密/脱密计算方法）。密码系统的安全性仅依赖于密钥的保密，而不依赖于算法e和d的保密。图3.2密码系统应用参考模型3.1.2密码分析唯密文攻击（ciphertextonlyattack）：已知加密方法、明文语言、可能内容，从密文求出密钥或明文。已知明文攻击（know-plaintextattack）：已知加密方法、已知部分明密对，求出密钥或对给定的密文求出明文。选择明文攻击（chose-plaintextattack）：已知加密方法，而且破译者可以把任意（或相当数量）的明文加密为密文，求密钥。这对于保护机密性的密码算法来说，是最强有力的分析方法。选

4、择密文攻击（chose-ciphertextattack）：已知加密方法，而且破译者可以把任意（或相当数量）的密文脱密为明文，求密钥。这对于保护完整性的密码算法来说，是最强有力的分析方法。3.1.2密码分析两个重要概念：绝对安全的（unconditionedsecure）。计算上安全（computationallysecure）。3.2对称密码算法本节介绍有代表性的分组算法DES、AES和序列算法A5。对其它相关算法仅做简要的介绍。3.2.1分组密码DESDES的明文长度是64bit，密钥长度为56bit，加密后的密文长度也是64bit（实际中的明文未必恰好是64

5、bit，所以要经过分组和填充把它们对齐为若干个64bit的分组，然后逐组进行加密处理。）脱密过程则相反，它首先按照分组进行脱密，然后去除填充信息并进行连接。DES算法总体流程图K1K2IPR0L0fR1=L0⊕f（R0，K1）L1=R0L2=R1L15=R14L16=R15R2=L1⊕f（R1，K2）R15=L14⊕f（R14，K15）R16=L15⊕f（R15，K16）fIP-1K16fOutputInput1．初始置换IPIP是64个位置的置换，它表示把第58bit（t58）换到第1个bit位置，把第50bit（t50）换到第2个bit位置，……，把第7bit

6、（t7）换到第64个bit位置。IP58504234261810260524436282012462544638302214664564840322416857494133251791595143352719113615345372921135635547393123157t1t2……t64IPt58t50……t7IP-1t1t2……t642．圈函数323248Li-1LiRi-1扩展变换ES-盒代替P-盒置换RiKi圈函数原理图2．圈函数（1）E变换…32=8×4bit输入48=8×6bit输出由输入32比特按照下图所示方法扩展，其中有16个比特出现两次。具体地

7、说输出的前6比特顺次是输入的第32、1、2、3、4、5比特；输出的第二个6比特顺次是输入的第4、5、6、7、8、9比特；……；输出的第八个6比特顺次是输入的第28、29、30、31、32、1比特。2．圈函数（2）S-盒把48比特的数分成8个6比特的数，每个6比特查一个S-盒得到4比特的输出。……48=8×6bit输入32=8×4bit输出S-盒2S-盒8S-盒12．圈函数S-盒相当于一张64个4位数的表，8个S-盒的内容见表3.2。把S-盒看成一个4×16的矩阵S=(si,j)，其元素取整数值0-15。给定6比特输入x=x1x2x3x4x5x6，令i=x1x6+1

8、，j=x2