信息安全与密码技术基础

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1、信息安全与密码技术基础2016年1月主要内容信息安全概述密码技术基础–密码学概述–对称密钥密码体制–非对称密钥密码体制–Hash函数–PKI及数字证书信息安全概述人们对信息安全保障的认识是随着信息系统的技术发展和应用发展而逐步深化的，大体经历了保密、保护、保障三个发展阶段。信息保密阶段从古代密码出现一直到现代计算机诞生，密码学是由基于字符的密码算法构成的。不同的密码算法是字符之间互相代替或者是互相之间换位，好的密码算法是结合这两种方法，每次进行多次计算。代替密码（SubstitutionCipher)是明文中的每一个字符被替换成密文中的另一个字符。接收者对密

2、文做反向替换就可以恢复出明文。置换密码(PermutationCipher)又称换位密码（TranspositionCipher)，加密过程中明文的字母保持相同，但顺序被打乱了。古罗马：Caesar密码密码本ABCDEFGHIGKLMNOPQRSTUVWXYZ密文DEFGHIGKLMNOPQRSTUVWXYZABC明文Caesarwasagreatsoldier密文FdhvduzdvdjuhdwvroglhuCAESAR密码：c=(m+3)Mod26美国南北战争输入方向输明文：CANY出方CanyouunderstandOUUN向DERS密文：TANDcodta

3、ueanurnynsd转轮密码机ENIGMA，由ArthurScherbius于1919年发明，4轮ENIGMA在1944年装备德国海军.英国的TYPEX打字密码机，是德国3轮ENIGMA的改进型密码机。它在英国通信中使用广泛。20世纪早期密码机信息保密阶段保密和通信经常结合在一起，英文通常用将通信保密用COMSEC表示。通信保密时代：19世纪70年代前，重点是通过密码技术解决通信保密问题，主要安全威胁是搭线窃听和密码分析，采用的保障措施就是加密。其时代标志是1949年Shannon发表的《保密通信的信息理论》和1977年美国国家标准局公布的数据加密标准（DE

4、S）。信息保护阶段二十世纪八十年代后，计算机得到广泛的应用，并逐步连成网络，计算机信息系统成为人们面对的信息系统。这个阶段重点是确保计算机和网络的硬件、软件和传输、存储和处理的信息的安全。把信息安全定义为保护信息的机密性（Confidentiality）、完整性（Integrity）和可用性（Availability）。其时代标志是1985美国国防部公布的可信计算机系统评价准则（TCSEC）和ISO的安全评估准则CC（ISO15408）。信息保障阶段二十世纪九十年代以后，随着Internet的全球化发展和应用，在数字化、网络化的应用环境中人们的身份和责任成为

5、严肃的应用必须考虑的新问题。国际上又提出了涉及信息安全需要的新安全属性—可认证性（Authenticity）、不可否认性（Non-repudiation）。其标志为美国国家安全局制定的《信息保障技术框架》(IATF)，其提出了的信息保障的概念（IA-InformationAssurance）。信息安全的基本属性机密性（Confidentiality）：信息不泄露给非授权的个人、实体或进程，不为其所用。完整性（Integrity）：维护信息的一致性，即信息在生成、传输、存储和使用过程中不应发生人为或非人为的非授权篡改。可用性（Availability）：保障信

6、息资源随时可提供服务的能力特性，即授权用户根据需要可以随时访问所需信息。可认证性（Authenticity）：能够核实和信赖一个合法的消息源的真实性的性质，以建立对其的信任。不可否认性（Non-repudiation）：保证信息的发送者提供的交付证据和接受者提供的发送者证据一致，使其以后不能否认信息过程。密码技术基础密码学概述对称密钥密码体制非对称密钥密码体制Hash函数PKI及数字证书密码学概述密码学基本模型KeyKeyplaintextciphertextplaintext接加密解密收不安全信道方加密：c=EK(m)密码分析解密：m=DK(c)（C

7、ryptanalysis）密码学概述（cont.）密码编码：通过信息编码使信息保密密码分析：用分析方法解密信息基本术语–明文(plaintext)，密文(ciphertext)–加密(encrypt,encryption),解密(decrypt,decryption)–密码算法（Algorithm），密码（Cipher）:用来加密和解密的数学函数c=E(m),m=D(c),D(E(m))=m–密钥（Key）:算法中的一个变量c=E(m),m=D(c),D(E(m))=mKeKdKdKe密码学概述（cont.）密码系统的两个基本单元是算法和密钥。