Chapter-2-密码学基础课件.ppt

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1、第二章密码学基础目录2.1密码学的基本知识2.2对称密码体制2.3密码学的数学基础2.4公钥密码体制密码学的基本概念是经过伪装后的明文c。全体可能出现的密文集合称为密文空间C密文未经过加密的原始信息称为明文m，明文的全体称为明文空间M明文由明文空间、密文空间、密码方案和密钥空间组成密码系统密码学的基本概念密码学的基本概念(2)加密和解密算法的操作在称为密钥（k）的元素控制下进行。密钥的全体称为密钥空间（K）密钥确切地描述了加密变换和解密变换的具体规则密码方案加密算法对明文进行加密时所使用的规则的描述Ｅ(m)解密算

2、法对密文进行还原时所使用的规则D(c)保密通信系统的基本模型加密算法解密算法密码分析者加密密钥Ke解密密钥Kd窃听干扰明文m明文m密文c有了密钥的概念后，加密的过程：c=EKe(m)，解密的过程:m=DKd(c)，其中m∈M，c∈C被动攻击和主动攻击密码分析者（Cryptanalyst）又称攻击者，可采用搭线窃听等方式直接获得未经加密的明文或加密后的密文，并分析得知明文。这种对密码系统的攻击手段称为被动攻击（Passiveattack），特点：不破坏原始信息攻击者还可以采用删除、更改、增添、重放、伪造等手段主动向

3、系统注入假信息，这种对密码系统的攻击手段称为主动攻击（Activeattack）被动攻击和主动攻击形式威胁特点被动攻击窃听流量分析机密性不破坏原始信息难于发现主动攻击篡改、伪造重放、否认完整性易于探测但却难于防范拒绝服务可用性密码体制的分类1.按照密码的发展历史分类密码可分为古典密码和近现代密码2.按照需要保密的内容分类根据密码体制的密码算法是否需要保密，可分为受限制的算法和基于密钥的算法1883年Kerchoffs第一次明确提出了编码的原则，即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密码体制

4、的分类3.根据加密和解密所使用的密钥是否相同对称密码体制公钥密码体制：也称为非对称密码体制对称密码体制对称密码体制SymmetricKeyCryptosystem加密密钥=解密密钥密钥必须保密公钥密码体制公钥密码体制PublicKeyCryptosystem加密密钥≠解密密钥加密密钥为公钥（PublicKey），公钥无需保密解密密钥为私钥（PrivateKey）密码体制的分类4.根据对明文的处理方式分组密码算法和流密码算法5.根据是否能进行可逆的加密变换分为单向函数密码体制和双向变换密码体制密码学的发展历程密码

5、学的发展历程古典密码体制近现代密码体制Shannon的《保密通信的信息理论》密码学的新方向Diffie和Hellman《密码学的新方向》密码分析与密码系统的安全性密码系统的安全性取决于(1)所使用的密码算法的保密强度(2)密码算法以外不安全的因素因此必须同时完善技术与管理上的要求，才能保证整个密码系统的安全密码分析研究如何分析和破解密码密码分析的方法密码分析的方法数学分析攻击（Mathe-maticalanalysisattack）统计分析攻击（Statisticalanalysisattack）穷举分析攻击（E

6、xhaustiveattack）密码分析攻击的类型假设密码分析者已经知道加密算法，根据密码分析者对明文、密文等资源的掌握程度：1）唯密文攻击（Ciphtext-onlyattack）2）已知明文攻击（Plaintext-knownattack）3）选择明文攻击（Chosen-plaintextattack）4）选择密文攻击（Chosen—Ciphtextattack）现代加密算法的设计目标是要能抵抗住选择明文攻击密码系统安全性的层次无条件安全（UnconditionallySecure）计算上安全（Computa

7、tionallySecure）可证明安全（ProvableSecure）一般认为，密码系统只要能达到计算上安全就是安全的目录2.1密码学的基本知识2.2对称密码体制2.3密码学的数学基础2.4公钥密码体制对称密码体制对称密码体制，即加密密钥与解密密钥相同的密码体制，这种体制只要知道加（解）密算法，就可以反推解（加）密算法在1976年公钥密码算法提出以前的所有加密算法都是对称密码体制对称密码体制可分为分组密码和流密码本节将介绍的古典密码、分组密码和流密码古典密码置换（换位）是对明文中的元素进行换位排列，可以证明置换

8、是替代的一种特殊形式置换替代是将明文中的每个元素映射为另一个元素，明文元素被其他元素所替代而形成密文替代采用的加密思想：替代和置换对于明文“dog”，使用替代技术加密：结果可能是“eph”，使用置换技术加密：结果可能是“ogd”讨论下面密码算法的加密思想Scytale密码棋盘密码123451abcde2fghijk3lmnop4qrstu5vwxyz几种典型的古典密码移位