密码学原理与应用PPT课件
* * 主要特点:数据的安全基于密钥而不是算法的保密
*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. Diffie and M. E. Hellman, New direction
in cryptography, IEEE Tran. On Information Theory, IT22, (6), 644-654,1976.
*明文转换为密文的运算类型
* 代替(Substitution) :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)
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*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)
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*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)
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*密码学发展史简图
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*密码学发展两大阶段
* 古典密码阶段(—1949)
交)
:特定应用领域(军事、政治、外
* 现代密码学阶段(1949—):密码技术成为一门学科
*著名论文:
* Communication theory of secrecy systems,
Bell Syst. Tech. J.,Volume 28, 656-715, 1949.
*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
得有意义的明文;
*或者利用对手已注入密钥的加密机(比如缴获得
* 到),对所有可能的明文依次加密直到得出与截获
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
*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
* 80年代出现“过渡性”的“Post DES”算法,如 IDEA、RCx、
CAST等
* 90年代对称密钥密码进一步成熟,Rijndael、RC6、MARS、
Twofish、Serpent等出现
* * 2001年Rijndael成为DES的替代者
*非授权者通过各种办法(如搭线窃听电磁信号等)来窃取机
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*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
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*二十世纪早期密码机
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*现代密码——发展初期(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《The Communication Theory of Secret Systems》 * 1967年David Kahn的《The Codebreakers》 * 1971-73年IBM Watson实验室的《Horst Feistel》等几篇技术报告
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(decryption algorithm) 加密ecret key) 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。
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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
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1. 加密设备的部署
2. 密钥管理与密钥分配
密信息,称其为截收者。
*截收者虽然不知道系统所用的密钥,但通过分析可能从截获
的密文推断出原来的明文或密钥,这一过程称为密码分析。
*研究如何从密文推演出明文或密钥的科学称为密码分析学。 *破译者使用的策略取决于加密方案的固有性质以及破译者掌
握的信息。
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*传统破译法——穷举破译法
*方法:
*对截获的密文依次用各种可能的密钥试译,直到获
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
*密码系统——五元组(M,C,K,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
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*明文(plaintext)原始的消息。 *加密算法(encryption algorithm) 对明文进行各种代替和变换
* 系统的保密性不依赖于对加密体制或算法的保密,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
*现代密码-密码技术的商用化(1977-)
* 1977:美国国家标准局(现美国家标准与技术研究所NIST)颁布对
称密码算法数据加密标准DES (Data Encryption Standard)
*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
*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