密码学原理与应用.pptx

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1、密码学原理与应用内容一、密码学概论1.密码体制及其分类2.密码学发展简史3.密码分析概念和原理二、密码编码学基本原理1.对称密码概念与典型算法：Feistel结构、DES等2.公钥密码概念与典型算法：RSA等3.消息认证概念与典型算法：MD5等三、密码学典型应用1.加密设备的部署2.密钥管理与密钥分配3.数字证书与PKI一、密码学概论1.密码体制及其分类2.密码学发展简史3.密码分析概念和原理密码体制及其分类——学科内涵学科内涵研究如何隐秘地传递信息的学科对信息以及其传输的数学性研究与数学、信息论、计算机科学等紧密相关是信息安全（认证、访问控制等

2、技术）的基础和核心其首要目的是隐藏信息的涵义，而不是隐藏信息的存在密码体制及其分类——基本术语密码学（Cryptology）泛指研究保密通信的学科，包括设计和破译两个方面密码编码学（Cryptography）研究如何达到信息秘密性、鉴别性等的科学，研究编码系统密码编码者（cryptographer）密码分析学（Cryptanalysis）研究如何破解密码系统，或伪造信息使密码系统失效的科学密码分析者（cryptanalyst）加密和破译既相互对立又密切相关，二者的相互作用促进了密码学的发展密码体制及其分类——密码体制密码系统——五元组（M，C，K

3、，E，D）明文空间M密文空间C密钥空间K加密算法E解密算法D密码体制及其分类明文(plaintext)原始的消息。加密算法(encryptionalgorithm)对明文进行各种代替和变换的算法，加密算法的输入为明文和密钥，输出为密文。密文(ciphertext)加密后的消息。解密算法(decryptionalgorithm)加密算法的逆运算，输入密文和密钥，输出原始明文。密钥(secretkey)加密算法的输入，密钥独立于明文和算法，算法根据所用的特定密钥而产生不同的输出。密码体制及其分类——三种分类(1)明文转换为密文的运算类型代替(Subs

4、titution)：明文中每个元素映射成另一个元素置换(Transposition)：将明文元素重新排列基本要求是不允许信息丢失（即可逆）大多数密码体制使用多层代替和置换（即乘积密码系统）密码体制及其分类——三种分类(2)所用的密钥数对称密码：收发双方使用相同的密钥（又称为单钥或传统密码）非对称密码：收发双方使用不同的密钥（又称为双钥或公钥密码）密码体制及其分类——三种分类(3)明文处理方式分组密码：每次处理输入的一组元素，相应地输出一组元素流密码：连续地处理输入元素，每次输出一个元素（又称为序列密码）密码学发展简史密码学发展史简图密码学发展简史

5、密码学发展两大阶段古典密码阶段(—1949)：特定应用领域（军事、政治、外交）现代密码学阶段(1949—)：密码技术成为一门学科著名论文:Communicationtheoryofsecrecysystems,BellSyst.Tech.J.,Volume28,656-715,1949.密码学发展简史——古典密码古典密码密码学还不是科学,而是艺术出现一些密码算法和加密设备密码算法的基本手段出现，针对的是字符简单的密码分析手段出现主要特点：数据的安全基于算法的保密密码学发展简史——古典密码二十世纪早期密码机密码学发展简史——现代密码现代密码——发展

6、初期（1949-1975）计算机使得基于复杂计算的密码成为可能相关技术的发展1949年Shannon的《TheCommunicationTheoryofSecretSystems》1967年DavidKahn的《TheCodebreakers》1971-73年IBMWatson实验室的《HorstFeistel》等几篇技术报告主要特点：数据的安全基于密钥而不是算法的保密密码学发展简史——现代密码现代密码－公钥密码学（1976-）W.Diffie和E.M.Hellman提出公钥密码的思想(1976)著名论文：W.DiffieandM.E.Hellm

7、an,Newdirectionincryptography,IEEETran.OnInformationTheory,IT-22,(6),644-654,1976.1977年Rivest,Shamir&Adleman提出了RSA公钥算法90年代逐步出现椭圆曲线等其他公钥算法主要特点：公钥密码使得发送端和接收端无密钥传输的保密通信成为可能密码学发展简史——现代密码现代密码系统设计要求系统即使达不到理论上是不可破的，也应当为实际上不可破的。就是说，从截获的密文或某些已知的明文密文对，要决定密钥或任意明文，在计算上是不可行的系统的保密性不依赖于对加密体

8、制或算法的保密，而依赖于密钥保密。这是著名的Kerckhoff原则加密和解密算法适用于所有密钥空间中的元素系统便于实现和使用密码学发展简