密码学基础 tostudent课件.ppt

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1、第三章密码学基础3.1密码学概述3.2密码编码学3.3密码分析学3.4代替密码和换位密码3.5序列密码和分组密码3.6流密码3.7小结3.1密码学概述密码学是一门秘密书写、非授权解密以及使得非法解密更加困难的规则的科学，数学理论在目前的密码学研究中发挥着非常重要的作用，其中包含数论、群论、组合逻辑、复杂性理论、遍历理论以及信息论。密码学领域实际上已成为应用数学和计算机科学的一个分支。在计算机科学与技术领域，密码学与操作系统、数据库、计算机网络和数据通信技术有非常密切的关系。3.1.1密码学的产生和发展密码技术不仅用于网上传送数据的加解密，也用于认证（认证信息的加解密）、数字签名、完整性以

2、及SSL（安全套接字）、SET（安全电子交易）、S/MIME（安全电子邮件）等安全通信标准和IPSec安全协议中，因此密码技术是网络安全的基础，其具体应用如下：（1）用加密来保护信息（2）采用数字证书来进行身份鉴别（3）数字指纹（4）采用密码技术对发送信息进行验证（5）利用数字签名来完成最终协议现代密码学一个重要的原理：加密体系的安全性并不依赖于加密的方法本身，而是依赖于所使用的密钥。3.1.2密码学术语使信息保密的科学与技术叫做密码编码学,从事此项工作的人叫做密码编码者。密码分析者是从事密码分析的专业人员,密码分析学就是在不知道密钥的情况下，通过分析可能从截获的密文推断出原来的明文或密

3、钥的科学与技术。密码学是科学领域的一部分，包括密码编码学和密码分析学两个方面，这两方面相互依赖。一方面，二者在加强密码分析的安全上互为促进；另一方面，在实施更为有效的攻击方面也互为影响。明文：发送方将要发送的信息称为明文。m密文：明文被变换成看似无意义的随机信息（在现代密码中通常是乱码），称为密文。c加密：以上变换过程称为加密。加密算法：对明文进行加密时所采用的一组规则称为加密算法。E解密：加密的逆过程，即由密文恢复出明文的过程称为解密。解密算法：对密文进行解密时所采用的一组规则称为解密算法。D密钥：加密或解密变换过程中的参数。K3.1.3密码算法1.公开密钥密码算法如果一个密码算法的加

4、密密钥和解密密钥不同，或者由其中的一个推导不出另一个，则该算法就是公开密钥密码算法，简称为公钥密码算法。2.对称密码算法如果一个密码算法的加密密钥和解密密钥相同，或者由其中的一个很容易推导出另一个，则该算法就是对称密码算法。有两个概念值得注意，一个加密算法是无条件安全的，如果算法产生的密文不能给出惟一决定相应明文的足够信息。此时无论敌手截获多少密文、花费多少时间，都不能解密密文。Shannon指出，仅当密钥至少和明文一样长时，才能达到无条件安全。也就是说除了一次一密方案外，再无其他的加密方案是无条件安全的。比无条件安全弱的一个概念是计算上安全的，加密算法只要满足以下两条准则之一就称为是计

5、算上安全的：1破译密文的代价超过被加密信息的价值。2破译密文所花的时间超过信息的有用期。3.单向密码算法但向密码体制使用单向的散列(Hash)函数H,它是从明文到密文的不可逆函数,也就是说只能加密不能还原。hash函数要能够用于消息认证，它必须具有下列性质：1)H可应用于任意大小的数据块。普适性2)H产生定长的输出。普适性3)对任何给定的x，计算H(x)比较容易，用硬件、软件均可实现。  普适性4)对任何给定的hash值h，找到满足H(x)=h的x在计算上是不可行的，这种性质也称为单向性。5)对任何给定的分组x，找到满足y≠x且H(y)=H(x)的y在计算上是不可行的，这种性质称之为抗弱

6、碰撞性。6)找到任何满足H(y)=H(x)的对偶(x,y)在计算上是不可行的，这种性质称为抗强碰撞性。4.密码算法在信息安全中的应用系统的维护者必须做好防止黑客攻击、防病毒、保护的密钥库和证书库的安全等工作，而这些所使用到的防火墙、防病毒、加密、认证等技术更是各种密码算法的综合运用，这样才能保证系统的正常运行，保证信息系统和信息的可用性和可控性。AB3.1.4密码学密码学可分为密码编码学、密码分析学和密码密钥学三个领域。（1）密码编码学：指如何达到信息的秘密性、鉴别性的科学。（2）密码分析学：泛指如何破解密码系统，或伪造信息使密码系统误以为真的科学。（3）密码密钥学：是以密码的核心部分、

7、密钥作为研究对象的学科。密钥管理是一种规程，包括密钥的产生、分配、存储、保护、销毁等环节，在保密系统中至关重要。图保密通信系统模型3.2密码编码学密码编码的目标就是使一份消息或记录对非授权的人是不可理解的。密码编码学具有下述特征:（1）转换明文为密文的运算类型。（2）所用的密钥数。（3）处理明文的方法。3.3密码分析学密码分析是指在不知道密钥的情况下恢复明文的过程，成功的密码分析能恢复出消息的明文或密钥。密码分析也可以发现密码体制的