信息安全原理与应用第二章密码学基础

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1、1信息安全原理与应用第二章密码学基础2内容提要基本概念和术语密码学的历史古典密码3基本概念密码学(Cryptology)：是研究信息系统安全保密的科学。密码编码学(Cryptography)：主要研究对信息进行编码，实现对信息的隐蔽。密码分析学(Cryptanalytics)：主要研究加密消息的破译或消息的伪造。4基本术语消息被称为明文(Plaintext)。用某种方法伪装消息以隐藏它的内容的过程称为加密(Encrtption)，被加密的消息称为密文(Ciphertext)，而把密文转变为明文的过程称为解密(Decryp

2、tion)。对明文进行加密操作的人员称作加密员或密码员(Cryptographer)。密码算法(CryptographyAlgorithm):是用于加密和解密的数学函数。密码员对明文进行加密操作时所采用的一组规则称作加密算法(EncryptionAlgorithm)。所传送消息的预定对象称为接收者(Receiver)。接收者对密文解密所采用的一组规则称为解密算法(DecryptionAlgorithm)。5凯撒密表公元前54年，古罗马长官凯撒明文字母abcdefghijklmnopqrstuvwxyz密文字母DEFGHI

3、JKLMNOPQRSTUVWXYZABC有一个拉丁文句子omniagalliaestdivisainpartestres(高卢全境分为三个部分）RPQLDJDOOLDHVWGLYLVDLQSDUWHVWUHV把明文的拉丁字母逐个代之以相应的希腊字母6加解密过程示意图加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥的控制下进行的，分别称为加密密钥(EncryptionKey)和解密密钥(DecryptionKey)。7密码学的目的：A和B两个人在不安全的信道上进行通信，而攻击者O不能理解他们通信的内容。加密通信的模型8密码体制密码体

4、制：它是一个五元组（P,C,K,E,D)满足条件：（1）P是可能明文的有限集；（明文空间）（2）C是可能密文的有限集；（密文空间）（3）K是一切可能密钥构成的有限集；（密钥空间）（4）任意k∈K，有一个加密算法和相应的解密算法，使得和分别为加密解密函数，满足dk(ek(x))=x，这里x∈P。9密码算法分类-i按照保密的内容分:受限制的（restricted）算法：算法的保密性基于保持算法的秘密。基于密钥（key-based）的算法：算法的保密性基于对密钥的保密。10密码算法分类-ii基于密钥的算法，按照密钥的特点分类：

5、对称密码算法（symmetriccipher)：又称传统密码算法（conventionalcipher)，就是加密密钥和解密密钥相同，或实质上等同，即从一个易于推出另一个。又称秘密密钥算法或单密钥算法。非对称密钥算法（asymmetriccipher）:加密密钥和解密密钥不相同，从一个很难推出另一个。又称公开密钥算法（public-keycipher）。公开密钥算法用一个密钥进行加密,而用另一个进行解密.其中的加密密钥可以公开，又称公开密钥（publickey)，简称公钥。解密密钥必须保密，又称私人密钥（privatek

6、ey）私钥，简称私钥。11密码算法分类-iii按照明文的处理方法：分组密码（blockcipher）: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。流密码（streamcipher）:又称序列密码。序列密码每次加密一位或一字节的明文，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12密码算法分类-iv对称密钥密码又可分为：分组密码每次对一块数据加密多数网络加密应用DES、IDEA、RC6、Rijndael流密码每次对一位或一字节加密手机One-timepadding、Vigenére

7、、Vernam13密码算法分类-v公开密钥密码：大部分是分组密码，只有概率密码体制属于流密码每次对一块数据加密数字签名,身份鉴别RSA、ECC、ElGamal加密解密速度慢14Kerckhoff原则1883年Kerchoffs第一次明确提出了编码的原则：加密算法应建立在算法的公开不影响明文和密钥的安全的基础上。这一原则已得到普遍承认，成为判定密码强度的衡量标准，实际上也成为古典密码和现代密码的分界线。15密码分析假设破译者O是在已知密码体制的前提下来破译正在使用的密钥，这个假设称为Kerckhoff原则。最常见的破解类型

8、如下：唯密文攻击：O具有密文串y。已知明文攻击:O具有明文串x和相应的密文y。选择明文攻击：O可获得对加密机的暂时访问，因此他能选择明文串x并构造出相应的密文串y。选择密文攻击：O可暂时接近密码机，可选择密文串y，并构造出相应的明文x。这一切的目的在于破译出密钥或密文16内容提要基本概念和术语密码学的历史古典密码17