密码学

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1、第二章预备知识第一章绪论本章主要阐述了公钥密码体制的研究背景和积极意义，并简单介绍了代理重加密体制的研究现状以及该密码体制在云存储数据共享领域的独特优势。最后，本章介绍了本文的主要研究工作和论文结构。1.1研究背景与意义密码学是伴随着信息保密而产生的，其基本任务就是通过一定的加密方法对信息提供保密性服务。然而，信息系统安全技术已不再是单纯的保密通信，现代的密码学研究已经远远超越了信息保密的范围。随着信息时代对信息安全的需求，密码技术开始从传统的军事保密领域走向公开领域，并成为一个“普通”的专业学科。这是密码学

2、发展的一个跨越，密码技术研究群体越来越多，加快了密码学的发展和变革，使其在信息安全保密中的核心地位日益巩固，同时也给密码学带来了前所未有的机遇和挑战。密码学的发展历经了一个富有传奇特色的漫长过程，一般可分为3个阶段：第一阶段：从古代一直到1949年，密码学都是停留在应用于军事政治等神秘领域的实践技术。从1949年香农（Shannon）发表了《保密系统的信息理论》Error!Referencesourcenotfound.后，密码学才由理论基础指导而上升为学科。这一阶段，密码学研究的突破并不大，而且应用方面仍然

3、只局限于特殊领域。第二阶段：1976年《密码学的新方向》Error!Referencesourcenotfound.的发表标志着公钥密码学的诞生，1977年美国发布的数据加密标准（DES）加密算法标志着对称密码体制上升到一个新的阶段，上述两个事件将密码学带入了现代密码学阶段。第三阶段：伴随着相关理论的完善，以及由集成电路和因特网推动的信息化工业浪潮，密码学进入了一个全新爆发的时代：研究文献和成果层出不穷，研究的方向也不断拓展，并成为了一个数学、计算机科学、通信工程学等各学科密切相关的交叉学科，同时各种密码产品

4、也走进了寻常百姓家，从原来局限的特殊领域进入了人民群众的生产、生活之中。在一个通信系统中，确保发送信息的安全，同时接收者在获取信息后能正确获得原始信息是密码学的基本内容，这一过程由加密和解密两部分组成。加密通常是将明文进行编码，使其含义变得模糊或不易理解的过程。而解密是加密的逆过程，其作用是将密文恢复为其原始形式。第二章预备知识信息发送方利用加密密钥并采用一定的加密算法，对明文进行加密得到密文，然后将密文发送给接收方。接收方在收到密文之后，利用解密密钥和相应的解密算法对密文进行解密，从而获得原始的信息。在加密

5、和解密过程中，密钥的使用方法又可以分为两大类：一类是加密密钥和解密密钥相同，或者通过加密密钥很容易得到解密密钥，这类加密算法被称为单密钥系统或者对称密码体制；另一类则是加密密钥和解密密钥不同，通过加密密钥无法或很难计算得到解密密钥，这类加密算法通常被称为双密钥系统或非对称密码体制、公钥密码体制。在公钥密码体制中，公钥加密算法通常指使用一个可公开的密钥进行加密，使用另一个秘密保存的密钥进行解密。公钥加密算法不需要加密和解密双方互相信任。目前比较流行的公钥加密算法有RSA算法Error!Referencesour

6、cenotfound.、Rabin算法Error!Referencesourcenotfound.、ElGamalError!Referencesourcenotfound.、以及ECC（椭圆曲线）算法Error!Referencesourcenotfound.Error!Referencesourcenotfound.Error!Referencesourcenotfound.等。对于密码体制而言，安全的核心是私钥，一个安全系统无论设计得多么完美，如果其中的密钥安全没办法保证，则整个系统的安全也将是空中楼阁

7、。从已经广泛商用的密码算法来看，公钥基础设施（PublicKeyInfrastructure，PKI）是必不可少的，PKI作为一个可信第三方负责管理和分发密钥。特别地，大量的公钥密码算法都是基于PKI系统提出的。但是，随着PKI系统中用户数量的不断增加，PKI系统将牺牲大量的计算开销和通信开销来管理公钥证书。为了克服PKI系统中存在的缺陷，基于身份的公钥密码体制Error!Referencesourcenotfound.的概念在1984年被提出，该密码体制不存在繁琐的公钥证书管理问题，用户公钥由惟一标识用户身

8、份信息的ID推导而来，然而，却产生了密钥托管问题，即可信密钥生成中心负责为用户分发私钥。直到2001年，第一个安全实用的基于身份公钥加密方案才由Boneh和FranklinError!Referencesourcenotfound.基于椭圆曲线上的双线性对构造而来。不久，基于无证书的公钥密码体制Error!Referencesourcenotfound.的概念于2003年首次被提出，该密码体制不仅可