密码概论与私钥密码算法

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1、网络安全技术第二章密码学概论与私钥密码算法姚宏中国地质大学计算机学院网络工程系我们今天正处于密码学发生重大变革的时代---W.Diffie和M.E.Hellman突然，现代密码学从半军事的角落里脱离出来，一跃成为通信科学一切领域中的中心研究课题---T.Beth安全保密性数据与信息的价值人对数据和信息的依赖性信息的敏感性信息的私有性为什么要保密?不愿被他人知晓的都要保密信息决定生存、决定政治和社会稳定信息决定发展信息决定主动、抢占制高点个人隐私防窥视、窃取、泄露、滥用系统防泄露与加解密防泄漏的范围防止计算机中的程序、数据、运行结果与执行

2、过程的泄密，防止进入计算机系统、网络系统、信息系统的防御措施的泄密，防止个人专用信息和隐私的泄密。加密和解密加密可以隐蔽和保护需要保密的信息，使未授权者不能获取信息，或者即使获取了信息也难以解读、难以理解。防泄露的机制1）隐藏：屏蔽，拿不道、看不到2）加密：能看到，看不懂，难理解3）控制：你的一举一动均在掌握之中权限：拒绝读写，拒绝执行时效：看懂了，已无用，过时信息安全中的三个重要学科信息论：消息在运动中产生信息在通信时才需要信息保护现在无论静态和动态数据都需要保护密码学：早期作用是保密现在除保密外，还有认证、鉴别功能保密学：早期对文电、

3、文档进行加密,现在除文电、文档外，对任何文字、图形、图象、声音等多媒体信息；对硬件部件和电路等实体的保密；对思路、思维、企图等虚体的保密；密码学与密码密码学是关于加密和解密变换的一门科学，是保护数据和信息的有力武器。密码技术已经从早期的军事和外交领域逐步延伸到金融、交通、经济、科学、技术、信息、社会生活等各个方面，成为现代社会中保护信息的重要方法。密码是什么?密码就是变换。（信息代码变换、数据电平变换)变换是什么？变换是一种算法实现过程谁来做变换？变换可以由硬件和软件实现。（人、器件部件、计算机）密码学的基本概念几个术语：明文(plain

4、text)：需要被隐蔽的消息密文(cipertext)：明文经变换形成的隐蔽形式从明文到密文的变换过程称为加密encryption)从密文恢复到明文的过程称为解密(decryption)变换函数所用的一个控制参数称为密钥(key)。加密和解密算法的操作通常是在一组密钥控制下进行的，分别称为加密密钥和解密密钥密钥未知情况下进行的解密推演过程，称为破译也称为密码分析或者密码攻击。变换的依据密钥（Key)密钥：计算的数据基（Database）。密钥深度：计算的复杂性加密的深度（程度）获取密钥是入侵的关键，也是解密的关键破译与逆向工程密码破译：分

5、析、统计、穷举程序破译：反汇编、反编译硬件破译：逆向工程“魔高一尺，道高一丈”加密和解密：矛盾在长期对抗中不断发展。实际体现：加密和解密算法。系统的保密性主要取决于密钥的安全性。明文x密文y加密过程E密钥k“魔高一尺，道高一丈”明文x密文y加密过程加密密钥解密过程解密密钥密码破译密码体制密码体制目前分为单钥密码和双钥密码体制㈠单钥密码体制也称为对称密码体制，其加密密钥和解密密钥相同，或者在实质上等同，即从一个很容易得出另一个。它具有两种加密方式：对明文按字符逐位加密：流密码(streamcipher)明文分组后再逐组加密：组密码(bloc

6、kcipher)㈡双钥密码体制也称非对称密码体制，其加密密钥与解密密钥不相同，从一个很难得出另一个。采用双密钥体制的每个用户都有一对选定的密钥，其中一个是秘密的，而另一个则可以公开，并可以象电话号码一样注册公布。因此，双钥密码体制也被称为公钥体制(publickeysystem)。按发展进程分，密码的发展经历了古典密码对称密钥密码、公开密钥密码的发展阶段.古典密码是基于字符替换的密码,现在已很少使用.但是它代表了密码的起源,现在仍在使用的则是对位进行变换的密码算法.按加密模式分对称算法又可分为序列密码和分组密码两大类.序列密码每次加密一位

7、或一字节的明文,也可以称为流密码.序列密码是手工和机械密码时代的主流.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.密码与系统安全重要概念几个概念：1）没有一种密码系统是无懈可击的，仅仅是一个时间/空间复杂性问题。2）有多种密码体制，每一种体制又派生出多种算法，需要针对性折衷。3）加密程度可以根据应用安全的级别来定，一个系统可以有多种加密方式。4）加密程度越高，算法越复杂，会降低系统性能，需要实际性折衷。密码系统采用了密码体制的系统称为密码系统，密码系统是各种攻击的目标。非授权者、恶意攻击者通过各种办

8、法来窃取机密信息。例如：网络侦察、数据流分析、软件跟踪、搭线窃听、电磁窃听等。在一定的情况下，不知道密钥，仍然可能入侵密码系统。对一个密码系统采取截获密文，经过分析推断出明文的攻击称为被动攻击