信息安全导论(4-1_密码基础-古典密码)

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1、密码基础－古典密码信息安全导论（模块4－密码基础）1密码学加密认证2密码学的发展第一个阶段：1949年以前古典加密计算机技术出现以前密码学作为一种技艺，而不是一门科学第二个阶段：1949年到1976年标志：Shannon发表CommunicationTheoryofSecrecySystem密码学进入了科学的轨道主要技术：单密钥的对称密钥加密算法第三个阶段:1976年以后标志：Diffie,Hellman发表NewDircetionsinCryptography一种新的密码体制：公开密钥体制3古典密码术现代密码学4密码学研究的基本问题参与者：发信方，收信

2、方，攻击者（窃听者）密码体制的要素：明文密文密钥加密算法解密算法各参与方所掌握的信息56密码体制的分类按密钥特点分类对称密码体制：加解密使用同样的密钥，或者加解密密钥可以互相导出（形象解释：密码箱）非对称密码体制：加解密使用不同的密钥，加解密密钥不能互相导出（形象解释：意见箱）按数据处理特点分类分组密码：待加密数据以组为单位进行加密处理序列密码：待加密数据以比特为单位进行加密处理，又称流密码7密码设计研究设计安全的密码体制密码分析学（密码体制破译）试图在不知道密钥的情况下，从截取到的密文恢复出明文消息或密钥对一个具体的密码体制的分析结果是评价这一体制安全

3、性的一种检验8Kerckhoffs准则：攻击方知道所用的密码系统。更具体地说，除了密钥之外，攻击方与用户知道的信息一样多9密码学的应用密码学是信息安全的核心密码研究大大促进了其它学科的发展现实应用领域军事和外交等机要通信网络安全（网络攻防、身份认证、访问控制、等）电子政务电子商务、金融信息安全的几乎所有领域10密码学的特点密码学是在密码设计者和密码分析者之间不断斗争的结果密码学的发展与通信技术和计算技术等的发展密切相关密码学是密码体制和安全协议（包括它们的分析和破译方法）的总体11古典密码都是对称密码，即加密密钥和解密密钥相同，由安全信道传递12古典密码

4、分类代换（Substitution）密码置换（Permutation）密码131单表代换单表代换密码是对明文的所有字母都用一个固定的明文字母表到密文字母表的映射141单表代换移位密码：加密：解密：例：恺撒（Caesar）密码是移位密码的k＝3的情况。即通过简单的向右移动源字母表3个字母则形成如下代换字母表151单表代换若明文为：pleaseconfirmreceipt则密文为：SOHDVEFRQILUPUHFHLSW161单表代换移位密码的安全性分析移位密码是极不安全的，因为它可被穷举密钥搜索所分析仅有26个可能的密钥，尝试每一个可能的加密规则，直到得到

5、一个有意义的明文串171单表代换若在移位密码中的密文字母表是按随机次序放置，那么就得到下面的替换密码18替换密码移位密码的密钥K是固定的替换密码：密钥空间K由所有可能的26个符号0，1，…….，25的置换组成19例：密钥句子为：themessagewastransmittedanhourago。源字母表为：abcdefghijklmnopqrstuvwxyz代换字母表为：THEMSAGWRNIDOUBCFJKLPQVXYZ明文：pleaseconfirmreceipt密文：CDSTKSEBUARJOJSESRCL注：代换字母表的产生办法：密钥句子中的字母

6、依次填入字母表（重复的字母只用一次），未用的字母按自然顺序排列特点：同样的明文字母对应同样的密文字母20替换密码的安全性分析替换密码的密钥是由26个字母的置换组成。这些置换的数目是26！，一个非常大的数，穷举密钥搜索不容易。然而，基于语言特性的统计攻击，可以很容易地破译21因为英文字母出现的频度是有规律的e，t，a，o，i，。。。222仿射密码加密函数e(x)=ax+b(mod26)a=1时，为移位密码解密要求对任意要求同余方程有唯一解由数论可知，当且仅当gcd(a,26)=1时，同余方程有唯一解23满足上述条件的a只有12种选择，1，3，5，7，9，1

7、1，15，17，19，21，23，25B有26种选择则仿射密码有12×26＝312种可能的密钥24例如假设密钥a=7，b=3，密钥表示为k=(7,3)加密函数为解密函数为可以验证注意运算都是在mod26下解密密钥(15,-19)25对明文hot加密h=7,o=14,t=19加密密文为AXG263多表代换密码多表代换密码是以一系列（两个以上）代换表依次对明文消息的字母进行代换的加密方法如明文字母序列为则密文字母序列为27有名的多表代换密码有Vigenere密码、Beaufort密码、Running-Key密码、Vernam密码和Rotormachine密码

8、等28Vigenere密码设m是某固定的正整数（分段长度），明文、密文、密钥空间