密码学
第2章密码学概论
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w a v z h c q y g l m
维吉尼亚密码示例 明文为polyalphabetic cipher,（多字母替换密码） 密钥K=RADIO， 用维吉尼亚密码加密。 方法：将明文串转化为对应的数字(a-0,…,z-25)，每5个 一组，进行模26运算。
法国密码分析人员断定这种密码是不可破译的。他们甚至根 本就懒得根据搞到的情报去复制一台ENIGMA。
在十年前法国和波兰签订过一个军事合作协议。波兰方面一 直坚持要取得所有关于ENIGMA的情报。既然看来自己拿着 也没什么用，法国人就把从施密特那里买来的情报交给了波 兰人。和法国人不同，破译ENIGMA对波兰来说至关重要， 就算死马也要当作活马医。后来英国应情报部门在波兰人的 帮助下于1940年破译了德国直至1944年还自认安全可靠的 ENIGMA的密码系统。
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什么是密码学？
什么是密码学？
密码学是一门关于信息安全和加密原理的学科。
它涉及到设计和使用密码算法来保护通信和数据的机密性、完整性和可用性。
密码学可以分为两个主要领域：对称加密和非对称加密。
对称加密是一种加密方法，使用相同的密钥对数据进行加密和解密。
这意味着发送方和接收方都必须共享相同的密钥才能进行安全的通信。
常见的对称加密算法包括DES，AES和RC4。
非对称加密是一种加密方法，使用一对密钥进行加密和解密。
这对密钥被称为公钥和私钥。
公钥可以公开给任何人，用于加密数据，而私钥只能由数据的接收方使用来解密数据。
这种方法保证了通信的安全性，因为即使公钥被泄露，攻击者也无法解密数据。
常见的非对称加密算法包括RSA和椭圆曲线密码算法。
密码学还涉及到其他领域，如哈希函数和数字签名。
哈希函数将任意长度的数据转换为固定长度的哈希值，用于验证数据的完整性。
数字签名使用非对称加密算法来验证数据的来源和完整性。
密码学在现代社会中起着重要的作用，保护着我们的个人隐私和敏感信息。
了解密码学的基本原理和工作方式有助于我们更好地理解信息安全的重要性，并采取适当的措施来保护我们的数据。
第四章 密码学基础1
混乱：
指明文、密钥和密文之间的统计关系尽可能
复杂，使得攻击者无法理出三者的相互依赖 关系。
s-p网络的轮函数包括3个变换：代换、 置换、密钥混合。
4.3.2 DES数据加密标准
1 算法简介
数据加密标准(Data Encryption Standard,DES) 是使用 最广泛的密码系统。1973年美国国家标准局征求国家 密码标准文字，IBM公司于1974年提交，于1977年被 采纳为DES。 DES出现后20年间，在数据加密方面发挥了不可替代的 作用。20世纪90年代后，随着技术的发展，密钥长度 偏短，DES不断传出被破译的进展情况。1998年12月 美国国家标准局不再用DES作为官方机密，推荐为一般 商业应用，于2001年11月发布了高级加密标准 （AES）。
字母表是循环的，Z后面的是A，能定义替换
表，即密钥。 明文：a b c d e f g h I j k l m n o p q r s t uvwxyz 密文: D E F G H I J K L M N O P Q R S T U VWXYZABC
Caesar算法能用如下公式表示： C=E(3,m)=(m+3) mod 26 如果对字母表中的每个字母用它之后的第k个 字母来代换，而不是固定其后面第3个字母， 则得到了一般的Caesar算法： C=E(k,m)=(m+k) mod 26
如果加密、解密用不同的密钥，是非对 称加密。图解
Ek1(P)=C
Dk2(C)=P Dk2(Ek1(P))=P
4.1.3密码的分类 1按应用技术分：
手工密码 机械密码 电子机内乱密码
通过电子电线，程序进行逻辑运算，以少量制乱
密码学概述
密码学概述
密码学是一门研究保护信息安全的学科。
它涉及设计和使用密码算法，以确保敏感数据在传输和存储过程中得到保护。
密码学的目标是保密性、完整性、身份验证和不可抵赖性。
密码学分为两个主要领域：对称密码和公钥密码。
对称密码使用相同的密钥进行加密和解密，其主要方法有替换和置换。
常见的对称密码算法包括DES、AES和RC4。
公钥密码也称为非对称密码，使用一对密钥：公钥和私钥。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
公钥密码算法具有更高的安全性和密钥管理的便利性。
常见的公钥密码算法包括RSA和椭圆曲线密码算法（ECC）。
除了对称密码和公钥密码，密码学还涉及其他重要概念，如哈希函数、数字签名和数字证书。
哈希函数将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值，用于验证数据的完整性。
数字签名使用私钥生成数字签名，用于验证数据的身份和不可抵赖性。
数字证书由可信的第三方机构颁发，用于验证公钥的真实性和所有者身份。
密码学在现代通信和计算机系统中扮演着至关重要的角色，确保数据的安全传输和存储。
随着技术的不断发展，密码学也在不断进步，以应对不断出现的安全威胁和攻击。
什么是密码学？
什么是密码学？密码学是一门研究密码学理论与密码技术的学科，是信息安全领域不可或缺的一部分。
它涉及的范围广泛，包括数据加密、数字签名、身份认证等。
随着信息安全技术的逐步发展，密码学也愈加重要和广泛应用。
1. 密码学的起源密码学的历史可追溯到古代。
最早有关密码学的文献记载可追溯至公元前400年左右。
在历史上，密码学曾发挥过重要作用，如在二战中的阿兰·图灵破解纳粹德国的恩格玛密码机等事件中。
2. 密码学的分类（1）对称密钥密码学：在加密和解密过程中使用相同的密钥。
通常使用的加密算法有DES、AES等。
（2）非对称密钥密码学：在加密和解密过程中使用不同的密钥。
常用的算法有RSA、DSA等。
（3）哈希函数密码学：“哈希”把任意长度的输入（又叫做预映射，pre-image）“压缩”到某一固定长度的输出上（称为哈希值），且输入的数据量越大，输出值的信息量越小，也就是说不同的输入可能相同的输出。
常用的哈希函数有MD5、SHA-1等。
3. 密码学的应用（1）数据加密：数据加/解密可防止机密数据泄露，确保数据传输的完整性。
（2）数字签名：数字签名可以验证文档在传递过程中是否被篡改，确认文档的完整性，具有很高的安全性。
（3）身份认证：基于密码学的身份认证技术可以确保只有被授权的用户能够访问特定系统或应用程序，确保系统和数据的安全性和完整性。
4. 密码学的未来随着信息安全和隐私保护的日益重要，密码学的发展也愈加迅速。
未来，密码学将会在云计算、大数据、物联网等领域更加广泛地应用，需要不断创新和进一步研究加强相应领域的安全保护。
总结：密码学涉及领域广泛，适用于数据加密、数字签名、身份认证等场景。
在信息安全领域中起到至关重要的作用，对云计算、大数据、物联网等领域的发展起到积极促进作用。
密码学的研究内容
密码学的研究内容一、引言密码学是一门研究如何将信息以一种不能被未经授权者理解的方式进行编码、传输和存储的科学。
它是信息安全领域中至关重要的组成部分，涉及多个方面的研究内容。
本文将详细介绍密码学的主要研究内容，包括密码编码学、密码分析学、协议密码学、密钥管理学、身份认证与数字签名以及隐私保护等方面。
二、密码编码学密码编码学是密码学的一个分支，主要研究如何将信息进行加密，以保证其机密性和安全性。
通过对明文进行一系列的算法处理，生成无法理解的密文，只有在拥有解密密钥的情况下才能恢复原始信息。
密码编码学还包括对加密算法的优化和改进，以适应不同的应用场景和安全需求。
三、密码分析学密码分析学是密码学的另一个分支，主要研究如何对加密的信息进行破解和窃取。
密码分析学涉及对加密算法的深入理解和分析，通过分析密文和可能的密钥，尝试恢复出原始信息。
密码分析学对于评估加密算法的安全性、发现其潜在的弱点以及促进加密算法的改进和发展具有重要意义。
四、协议密码学协议密码学主要研究如何设计和分析安全协议，以确保协议参与方之间的安全通信和数据交换。
安全协议涉及多个步骤和操作，包括密钥交换、身份认证、数据完整性保护等。
协议密码学关注如何通过密码技术来保证协议的安全性，以及如何发现和纠正协议中的安全漏洞。
五、密钥管理学密钥管理学是密码学中关于密钥生成、存储、分发和使用的研究领域。
在加密通信中，只有拥有正确的密钥才能解密密文并获取明文信息。
因此，密钥管理对于保证通信安全至关重要。
密钥管理学涉及如何安全地生成和管理密钥，以及如何确保密钥在分发和使用过程中的安全性和可靠性。
六、身份认证与数字签名身份认证与数字签名是密码学在实践中广泛应用的技术。
身份认证技术用于验证通信参与方的身份，防止假冒攻击；数字签名技术用于验证信息的完整性和来源，防止信息被篡改或伪造。
这些技术对于保障电子交易、电子政务和电子商务等领域的安全性具有重要意义。
七、隐私保护隐私保护是密码学的一个重要研究方向。
密码学是什么
密码学是什么1、什么是密码学密码学（Cryptography）是一门研究保护信息安全的学科，旨在发明和推广应用用来保护信息不被未经授权的实体获取的一系列技术。
它的研究规定了认证方式，加密算法，数字签名等技术，使得信息在网络上传输的安全性得到有效保障。
2、密码学发展历史从古代祭祀文本，到中世纪以前采用信封保护信息，再到如今运用根据科学原理设计的隐藏手段来免受攻击，形成了自己独特的新时代——密码学从古至今飞速发展。
在古代，人们提出基于门限理论的“将信息隐藏在古文献中”的想法，致使密码学技术的研究进入一个全新的研究水平。
噬血无声的18世纪，密码学技术得到了按比例加密法、变换锁以及一些其他加密技术的发明，使得发送者可以保护其传输的信息安全性。
20世纪，随着计算机科学、数学和通信学的迅猛发展，对于密码学的研究不断深入，密码破译也得到了彻底的结束。
3、密码学的应用密码学技术的应用正在不断的扩大，已经影响到计算机安全，电子商务，社交媒体，安全性协议。
其中，在计算机安全领域，应用的最广的就是网络安全了，例如使用数字签名，校验数据完整性及可靠性；实现密码认证，提高网络安全性；确保交易安全，实现交易无痕迹。
此外，在其他领域，还应用于支付货币，移动通信，数字信息传输，数字家庭，多媒体看门狗等。
4、密码学体系建设根据国家科学研究规划，国家建立自己的密码体系，推动密码学发展，建立一套完整的标准化体系，促进社会的网络安全发展，促进新的网络体系的快速发展，并且提出国家大力研究密码学，在国际技术水平上更具有单调作用和竞争优势。
5、总结综上所述，我们可以看到，密码学是一门相对年轻的学科，但是它在近十数年中有着突飞猛进的发展，并且把它妥善运用到了当今信息时代。
密码学研究实际上在不断推动并加强现代通信网络的安全性，使得更多的人群乐于在网上购买等等，为人们的网络安全提供了有效的保障。
只要把它的研究应用得当，密码学必将为更多的人带来更多的安全保障。
密码学
密码学英文是Cryptography。
源自希腊语kryptós（隐藏的）和gráphein（书写）。
是研究如何隐密地传递信息的学科。
现代的密码学是一般被认为是数学和计算机科学的分支。
在信息论里也有涉及。
密码学的首要目的是隐藏讯息的涵义，并不是隐藏讯息的存在。
密码学也促进了计算机科学。
特别是在於电脑与网路安全技术的发展。
先介绍几个术语：1.加密(encryption)算法指将普通信息（明文,plaintext）转换成难以理解的资料（密文,ciphertext）的过程。
与之相反的是解密(decryption)算法。
两者统称加解密。
加解密包括两部分：算法和密钥。
密钥是一个加解密算法的秘密参数，通常只通讯者拥有。
2.密码协议（cryptographic protocol）:指使用密码技术的通信协议（communication protocol）。
加解密演算法和密码协议是密码学研究的两大课题。
经典密码学近代以前的密码学。
只考虑信息的机密性（confidentiality）。
西方世界的最早的起源可以追述到秘密书信。
希罗多德的《历史》中就记载过。
介绍一下最古典的两个加密技巧：1.移位式（Transposition cipher）：将字母顺序重新排列。
例如Dave is killer变成Adev si likrel2.替代式（substitution cipher）：有系统地将一组字母换成其他字母或符号。
例如fly at once变成gmz bu podf（每个字母用下一个字母取代）。
凯撒密码是最经典的替代法，据传由古罗马帝国的皇帝凯撒发明。
用在与远方将领的通讯上，每个字母被往后位移三格字母所取代。
下面讲一下密码在近代以前的种种记载：早期基督徒使用密码学模糊他们写作的部份观点以避免遭受迫害。
666或部分更早期的手稿上的616是新约基督经启示录所指的野兽的数字常用来暗指专迫害基督徒的古罗马皇帝尼禄（Nero）。
第二章密码学概论
qiix qi ejxiv xli xske tevxc
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第二章 密码学概论
2.2 经典密码体制
1、移位密码 ： 下面是用移位法加密的一个英文句子，请大家破解： TIF JT B TUVEFOU
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第二章 密码学概论
2.2 经典密码体制
2、替换密码 ：
对字母进行无规则替换，密钥空间K由26个符号0,1,…25的所有 可能置换构成。每一个置换π都是一个密钥
第二章 密码学概论
上述密码是对所有的明文字母都用一个固定的代换进行 加密，因而称作单表（简单）代替密码，即明文的一个字符 单表（简单）代替密码 单表 用相应的一个密文字符代替。加密过程中是从明文字母表到 密文字母表的一一映射。 单表密码的弱点：明文和密文字母之间的一一代替关系。 单表密码的弱点 这使得明文中的一些固有特性和规律（比如语言的各种统计 特性）必然反映到密文中去。
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第二章 密码学概论
2.2 经典密码体制
优点： 优点：
密钥空间26d>1.1*107 能抵抗简单的字母频率分析攻击。 多表密码加密算法结果将使得对单表置换用的简单频率分析方法失 效。 借助于计算机程序和足够数量的密文，经验丰富的密码分析员能在 一小时内攻破这样的密码。 –重合指数方法：用于预测是否为多表替换密码 –Kasiski方法：利用字母串重复情况确定周期
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第二章 密码学概论 给密码系统（体制）下一个形式化的定义： 定义: (密码体制）它是一个五元组（P,C,K,E,D)满足条件： （1）P是可能明文的有限集；（明文空间） （2）C是可能密文的有限集；（密文空间） （3）K是一切可能密钥构成的有限集；（密钥空间） ek ∈E *（4）任意k∈ K,有一个加密算法 dk : C → P 和相应的解 密算法 ，使得 和 分别为加密解密函数，满足dk(ek(x))=x, 这里 x ∈P。 加密函数e 必须是单射函数， 加密函数 k必须是单射函数，就是一对一的函数 密码系统的两个基本元素是算法和 密码系统的两个基本元素是算法和密钥 算法 好的算法是唯密钥而保密的 柯克霍夫斯原则 已知算法，无助于推导出明文或密
密码学详细分类
密码学详细分类密码学是研究保护信息安全的科学和技术领域。
根据应用领域、算法类型和安全目标，密码学可以被详细分类如下：1. 对称密码学（Symmetric Cryptography）：对称密码学使用相同的密钥进行加密和解密。
常见的对称密码算法有DES、AES和IDEA 等。
2. 非对称密码学（Asymmetric Cryptography）：非对称密码学使用不同的密钥进行加密和解密。
公钥密码学是非对称密码学的主要分支，它使用一对密钥，包括公钥和私钥。
公钥可以公开，而私钥必须保密。
常见的非对称密码算法有RSA、Diffie-Hellman和椭圆曲线密码算法等。
3. 哈希函数（Hash Function）：哈希函数将任意长度的输入数据转换为固定长度的输出，常用于验证数据的完整性和生成数字指纹。
常见的哈希函数有MD5、SHA-1、SHA-256和RIPEMD等。
4. 数字签名（Digital Signature）：数字签名用于验证消息的真实性和完整性，并确认消息的发送者。
数字签名通常使用非对称密码学中的私钥进行生成，公钥用于验证签名的有效性。
5. 密码协议（Cryptographic Protocols）：密码协议是一组规则和步骤，用于在通信过程中确保信息的安全性。
常见的密码协议有SSL/TLS、IPsec和SSH等。
6. 密码编码学（Cryptanalysis）：密码编码学是破解密码系统的科学和技术，旨在破译加密消息或恢复加密密钥。
7. 随机数生成器（Random Number Generator）：随机数生成器用于生成随机数或伪随机数序列，这在密码学中是非常重要的。
这些分类只是密码学研究中的一部分，每个分类下又有更多的细分和特定算法。
密码学的发展涵盖了广泛的应用领域，包括网络安全、电子商务、数据保护和身份认证等。
密码学总结
密码学总结密码学是一门研究数据保护和信息安全的学科，它使用数学和计算机科学的方法来设计和破解密码系统。
随着信息技术的迅猛发展，密码学在现代社会中变得尤为重要。
在本文中，我将对密码学的基本原理、常见算法以及密码学的应用进行总结。
一、密码学的基本原理1. 对称加密算法对称加密算法是一种加密和解密使用相同密钥的加密方法。
常见的对称加密算法有DES、AES等。
这些算法使用相同的密钥来对数据进行加密和解密，速度较快，但密钥的管理比较困难。
2. 公钥加密算法公钥加密算法是一种使用两个互相关联的密钥进行加密和解密的方法。
公钥可以公开给任何人，而私钥则只有密钥的持有者能够使用。
常见的公钥加密算法有RSA、ECC等。
公钥加密算法能够实现安全的密钥交换和数字签名，但加密和解密的速度较慢。
3. 哈希函数哈希函数是一种将任意长度的输入数据映射为固定长度输出的函数。
它具有单向性和抗碰撞性的特点，即很难从哈希值推导出原始数据，且不同的输入很难产生相同的哈希值。
常见的哈希函数有MD5、SHA-1和SHA-256等。
二、常见的密码学算法1. DES算法DES算法是一种对称加密算法，使用56位密钥对64位的数据块进行加密。
由于DES算法使用较短的密钥长度，使其易受到暴力破解的攻击。
因此，现在更常用的是3DES算法，它对数据块进行三次加密。
2. AES算法AES算法是一种对称加密算法，由美国国家标准与技术研究所（NIST）于2001年发布。
AES算法使用128位、192位或256位的密钥对数据进行加密。
它的加密效率和安全性较高，被广泛应用于各个领域。
3. RSA算法RSA算法是一种公钥加密算法，由Rivest、Shamir和Adleman三位科学家于1977年提出。
RSA算法使用一个公钥和一个私钥进行加密和解密。
它的安全性基于大整数分解的困难性，被广泛用于数字签名、密钥交换等场景。
三、密码学的应用1. 数据加密密码学广泛应用于数据加密领域，保护敏感数据的安全性。
密码学
① 将信息理论引入到密码，把数千年历史的密码学推 向科学轨道，形成了科学的秘密钥密码学学科
② 用概率统计的观点对信息源、密钥源、接收和截获 的密文进行了数学描述和定量分析，提出了通用的 秘密钥密码系统模型 ③ 用信息论的观点分析消息源、密钥源、接收和截获 的密文，全面阐述了完全保密、纯密码、理论保密 和实际保密等新概念，为密码学奠定了理论基础
变革
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7.2 密码系统和密码体制 7.2.1 术语
明文(或消息)——需要进行变换来隐藏的消息 (载荷 着信息)
密文 ( 或密报 )—— 明文经过某种变换后成为一种载 荷着(不能被非授权者所理解的)隐藏信息的消息
加密——明文变换成密文的操作过程 解密——利用密钥从密文恢复明文的操作过程 接收者——预定接收密文的人员
关键——接收者需知道密钥
6
7.2.1 术语(续)
加密算法——对明文进行加密所采用的一组法则 解密算法——用密钥将密文进行解密所用的一组法 则 加密密钥——控制加密算法进行的一组密钥 解密密钥——控制解密算法进行的一组密钥 单钥 ( 私钥 ) 密码体制 —— 加密密钥与解密密钥相同， 或从一个易得出另一个的密码体制 双钥 ( 公钥 ) 密码体制 —— 加密密钥与解密密钥不同， 且从一个难以得出另一个的密码体制 双钥体制是现代密码学的核心 密码分析——在未知密钥的情况下，通过分析从截 7
1949年，香农发表 “保密系统的通信理论” 论文
C.E.Shannon. Communication Theory of Secrecy
System. Bell Systems Technical Journal, 1949, (28):
密码学重要知识点总结
密码学重要知识点总结一、密码学的基本概念1.1 密码学的定义密码学是一门研究如何保护信息安全的学科，它主要包括密码算法、密钥管理、密码协议、密码分析和攻击等内容。
密码学通过利用数学、计算机科学和工程学的方法，设计和分析各种密码技术，以确保信息在存储和传输过程中不被未经授权的人所获得。
1.2 密码学的基本原理密码学的基本原理主要包括保密原则、完整性原则和身份认证原则。
保密原则要求信息在传输和存储过程中只能被授权的人所获得，而完整性原则要求信息在传输和存储过程中不被篡改，身份认证原则要求确认信息发送者或接收者的身份。
1.3 密码学的分类根据密码的使用方式，密码学可以分为对称密码和非对称密码两种。
对称密码是指加密和解密使用相同的密钥，而非对称密码是指加密和解密使用不同的密钥。
1.4 密码学的应用密码学广泛应用于电子商务、金融交易、通信、军事、政府和企业等领域。
通过使用密码学技术，可以保护重要信息的安全，确保数据传输和存储的完整性，以及验证用户的身份。
二、密码算法2.1 对称密码对称密码是指加密和解密使用相同的密钥。
对称密码算法主要包括DES、3DES、AES 等，它们在实际应用中通常用于加密数据、保护通信等方面。
对称密码算法的优点是加解密速度快，但密钥管理较为困难。
2.2 非对称密码非对称密码是指加密和解密使用不同的密钥。
非对称密码算法主要包括RSA、DSA、ECC等，它们在实际应用中通常用于数字签名、密钥交换、身份认证等方面。
非对称密码算法的优点是密钥管理较为方便，但加解密速度较慢。
2.3 哈希函数哈希函数是一种能够将任意长度的输入数据映射为固定长度输出数据的函数。
哈希函数主要用于数据完整性验证、密码存储、消息摘要等方面。
常见的哈希函数包括MD5、SHA-1、SHA-256等。
2.4 密码算法的安全性密码算法的安全性主要由它的密钥长度、密钥空间、算法强度和密码破解难度等因素决定。
密码算法的安全性是密码学研究的核心问题，也是密码学工程应用的关键因素。
密码学基础知识
密码学基础知识密码学是研究加密、解密和信息安全的学科。
随着信息技术的快速发展，保护敏感信息变得越来越重要。
密码学作为一种保护信息安全的方法，被广泛应用于电子支付、网络通信、数据存储等领域。
本文将介绍密码学的基础知识，涵盖密码学的基本概念、常用的加密算法和密码学在实际应用中的运用。
一、密码学的基本概念1. 加密与解密加密是将明文转化为密文的过程，而解密则是将密文转化为明文的过程。
加密算法可分为对称加密和非对称加密两种方式。
对称加密使用同一个密钥进行加密和解密，速度较快，但密钥的传输和管理相对复杂。
非对称加密则使用一对密钥，公钥用于加密，私钥用于解密，更安全但速度较慢。
2. 密钥密钥是密码学中重要的概念，它是加密和解密的基础。
对称加密中，密钥只有一个，且必须保密；非对称加密中，公钥是公开的，私钥则是保密的。
密钥的选择和管理对于信息安全至关重要。
3. 摘要算法摘要算法是一种不可逆的算法，将任意长度的数据转化为固定长度的摘要值。
常见的摘要算法有MD5和SHA系列算法。
摘要算法常用于数据完整性校验和密码验证等场景。
二、常用的加密算法1. 对称加密算法对称加密算法常用于大规模数据加密，如AES（Advanced Encryption Standard）算法。
它具有速度快、加密强度高的特点，广泛应用于保护敏感数据。
2. 非对称加密算法非对称加密算法常用于密钥交换和数字签名等场景。
RSA算法是非对称加密算法中最常见的一种，它使用两个密钥，公钥用于加密，私钥用于解密。
3. 数字签名数字签名是保证信息完整性和身份认证的一种方式。
它将发送方的信息经过摘要算法生成摘要值，再使用私钥进行加密，生成数字签名。
接收方使用发送方的公钥对数字签名进行解密，然后对接收到的信息进行摘要算法计算，将得到的摘要值与解密得到的摘要值进行比对，以验证信息是否完整和真实。
三、密码学的实际应用1. 网络通信安全密码学在网络通信中扮演重要的角色。
《密码学》课件
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使用复杂密码
鼓励用户使用包含大写字母、小写字 母、数字和特殊字符的复杂密码。
使用密码管理工具
推荐用户使用密码管理工具，如 LastPass、1Password等，以方便管 理和存储多个密码。
05 经典密码学应用
网络安全
01
保障数据传输安全
通过加密技术对网络传输的数据 进行保护，防止数据被窃取或篡 改。
《经典密码学》ppt课件
contents
目录
• 密码学简介 • 加密算法 • 经典密码体制 • 密码破解与防御 • 经典密码学应用 • 未来密码学展望
01 密码学简介
密码学定义
密码学是一门研究保护信息安全的科 学，它涉及到信息的编码、传输、存 储和访问等各个环节的安全保密问题 。
密码学通过使用加密算法和密钥管理 等技术手段，对信息进行加密、解密 、认证和保护，以确保信息的机密性 、完整性和可用性。
密码学的重要性
01
02
03
保护国家安全
密码学在国家安全领域中 发挥着至关重要的作用， 如军事通信、情报传递等 。
保障商业利益
商业组织需要保护商业机 密和客户数据，避免商业 利益受到损失。
维护个人隐私
个人隐私的保护是社会文 明进步的体现，密码学能 够防止个人信息被非法获 取和滥用。
密码学的发展历程
密钥派生函数
使用密钥派生函数从原始密钥生成多个派生 密钥，以提高安全性。
多重哈希
使用多种哈希算法对密码进行多次哈希，增 加破解难度。
加密存储
使用加密算法将密码存储在安全环境中，只 有通过解密才能获取原始密码。
密码管理策略
定期更换密码
密码学基础知识
密码学基础知识密码学是研究如何在通信过程中确保信息的机密性、完整性和身份认证的学科。
以下是密码学的一些基础知识：1. 对称加密和非对称加密：对称加密使用相同的密钥来进行加密和解密，而非对称加密使用一对密钥，包括公钥和私钥。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
非对称加密也可以用于数字签名和身份验证。
2. 加密算法：加密算法是用于对数据进行加密和解密的数学算法。
常见的对称加密算法有AES（高级加密标准）和DES（数据加密标准），常见的非对称加密算法有RSA和椭圆曲线加密算法（ECC）。
3. 数字签名：数字签名用于验证消息的完整性和认证消息的发送者。
它使用发送者的私钥对消息进行加密，接收者使用发送者的公钥进行解密和验证。
4. 哈希函数：哈希函数将输入数据转换为固定长度的哈希值。
它们广泛用于密码学中的消息完整性检查和密码存储。
常见的哈希函数包括SHA-256和MD5，但MD5已经不推荐用于安全目的。
5. 密码协议：密码协议是在通信过程中使用的协议，旨在确保通信的安全性。
例如，SSL/TLS 协议用于在Web浏览器和服务器之间进行安全通信。
6. 密码学安全性：密码学的安全性取决于密钥的保密性和算法的强度。
一个安全的密码系统应该能够抵抗各种攻击，包括穷举攻击、字典攻击和选择明文攻击等。
7. 安全性协议和标准：密码学安全性协议和标准旨在确保系统和通信的安全性。
例如，PKCS （公钥密码标准）是用于公钥密码学的一组标准，TLS（传输层安全）是用于安全通信的协议。
需要注意的是，密码学是一个复杂的领域，有很多更高级的概念和技术。
以上只是一些基础的密码学知识，但足以了解密码学的基本原理和常用术语。
数学中的密码学
数学中的密码学密码学是一门研究如何加密和解密信息的学科，它在数学领域中扮演着重要的角色。
通过数学原理和算法，我们可以保障信息的安全性，防止未经授权的人获取和篡改数据。
在本文中，我们将介绍一些数学中常见的密码学方法和应用。
一、对称密码学对称密码学是一种基于相同秘钥进行加密解密的方法。
加密和解密过程使用的是相同的密钥，因此也被称为共享密钥密码学。
在对称密码系统中，常见的算法包括DES（数据加密标准）、AES（高级加密标准）等。
以AES为例，它使用了一系列的数学运算和替换操作来对数据进行加密。
其中包括有限域运算、置换置换（S盒）等。
AES算法采用了不同的密钥长度，如128位、192位和256位，密钥长度越长，安全性越高。
通过数学运算，AES可以将明文转换为密文，从而保护数据的机密性。
二、非对称密码学非对称密码学是一种使用不同的密钥进行加密和解密的方法。
在非对称密码系统中，加密和解密使用的是两个不同的密钥，通常称为公钥和私钥。
公钥可以公开给任何人使用，而私钥只能由接收者保密使用。
RSA（Rivest-Shamir-Adleman）是一种常见的非对称密码算法。
它基于数论问题，利用两个大素数之间的关系来实现加密。
RSA算法使用一种数学函数来生成公钥和私钥，其中公钥可以用于加密数据，而私钥则用于解密数据。
通过数学的计算和推导，RSA算法保障了数据的保密性和完整性。
三、哈希函数哈希函数是一种将任意长度的数据映射成固定长度摘要（哈希值）的数学函数。
哈希函数具有单向性，即无法从哈希值反推出原始数据。
常见的哈希函数包括MD5、SHA-1、SHA-256等。
哈希函数在密码学中有广泛的应用，如密码校验、数字签名等。
通过将密码进行哈希运算，可以将密码转换为固定长度的哈希值存储在数据库中。
当用户输入密码时，系统将用户输入的密码进行哈希运算，然后与数据库中存储的哈希值进行比对。
这样即使数据库被攻击，也无法获取到用户的原始密码。
密码学专业主干课程
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【原创实用版】
目录
1.密码学简介
2.密码学专业主干课程设置
3.密码学专业的应用领域
4.密码学专业的就业前景
正文
密码学是一门研究加密和解密技术的学科，其主要目的是保护信息的安全性和隐私性。
随着信息技术的不断发展，密码学在网络安全、电子商务、金融等领域中的应用越来越广泛，因此，密码学专业也成为了越来越受欢迎的专业之一。
密码学专业的主干课程主要包括数学基础、计算机网络、加密算法、数字签名、安全协议等方面的内容。
其中，数学基础是密码学的核心，涉及概率论、数论、组合数学等多个领域，为后续的学习打下坚实的基础。
计算机网络是密码学的重要应用领域，主要研究网络通信的安全和可靠性，包括网络攻击与防御、网络加密通信等内容。
加密算法和数字签名是密码学的核心技术，主要研究如何实现安全的加密和解密，以及如何实现数字签名等技术。
安全协议是密码学的应用领域之一，主要研究如何设计安全可靠的协议，以保证信息的安全性和隐私性。
密码学专业毕业后，可以选择从事网络安全、电子商务、金融等领域的工作。
例如，可以从事网络安全工程师、网络攻击与防御工程师、数字签名工程师等工作。
此外，密码学专业毕业生还可以选择在政府部门从事密码学相关领域的研究和管理工作。
随着信息技术的不断发展，密码学专业的就业前景非常广阔。
第2章 密码学
一个密码系统包含明文字母空 间、密文字母空间、密钥空间和算 法。密码系统的两个基本单元是算 法和密钥。 算法是一些公式、法则或程序， 规定明文和密文之间的变换方法； 密钥可以看成是算法中的参数。
如果取k=25，就可以得出下述 美军多年前曾使用过的一种加密算 法，即通过明文中的字母用其前面 的字母取代(A前面的字母视为Z)形 成密文的方法。 例如，当明文是 s e n d h e l p 时，则对应的密文为 R D M C G D K O。
续地处理输入元素，并随着该过程
的进行一次产生一个元素的输出。
现以最简单的古罗马凯撒大帝使 用过的凯撒密码为例，如果我们用数 字0，1，2，…，24，25分别和字母A， B，C，…，Y，Z相对应，则密文字母 Φ可以用明文字母θ表示如下： Φ = θ + 3(mod 26) (2-3)
例如，明文字母为Y，即θ=24 时，Φ=24+3=27=1(mod 26)，因 此，密文字母为B。
密码学——主要研究通信保密， 而且仅限于计算机及其保密通信。 它的基本思想是通过变换信息的表 示形式来伪装需要保护的敏感信息， 使非授权者不能理解被保护信息的 含义。
所谓伪装，就是对传输的信息— 计算机软件中的指令和数据进行一组 可逆的数字变换。伪装前的原始信息 称为明文(plain text，通常记作P或 M)；伪 装后的 信息称 为密文 (cipher text，记作C)；伪装的过程称为加密 ( 由 明 文 变 成 密 文 的 过 程 ， enciphering ， 记 作 E)； 加 密 要 在 加 密密钥(key，记作K)的控制下进行。
从上述的讨论，可见，对一个 密码系统的基本要求是： (1)知道KAB时，EAB容易计算。
(2)知道KAB时，DAB容易计算。
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这篇文章首先登在法国的一本linux杂志的一期关于安全的特刊上。
编辑，作者以及翻译人员好心的允许LinuxFocus杂志刊登这个特刊里的任意一篇文章。
所以只要这些文章被翻译好了，LinuxFocus杂志就会尽快地呈现给读者。
谢谢所有参与这项工作的人。
如果所有文章都是来自这个特刊的话，都会使用这个摘要。
为什么要进行加密？--2500年的历史密码学的起源可能要追溯到人类刚刚出现，并且尝试去学习如何通信的时候。
他们不得不去寻找方法确保他们的通信的机密。
但是最先有意识的使用一些技术的方法来加密信息的可能是公元六年前的古希腊人。
他们使用的是一根叫scytale 的棍子。
送信人先绕棍子卷一张纸条，然后把要写的信息打纵写在上面，接着打开纸送给收信人。
如果不知道棍子的宽度（这里作为密匙）是不可能解密里面的内容的。
后来，罗马的军队用凯撒密码（三个字母表轮换）进行通信。
在随后的19个世纪里面，主要是发明一些更加高明的加密技术，这些技术的安全性通常依赖于用户赋予它们多大的信任程度。
在19世纪Kerchoffs写下了现代密码学的原理。
其中一个的原理提到：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匙。
.那么，从这个角度来看，加密体系应该能够满足那些需求的。
可是，当时的加密体系仍然缺少数学的背景，因而也缺少测量或评价这些体系抗攻击的能力。
要是有人能最终达到密码学的终极目标，即找到百分百无条件安全的体系那该有多好呀！在1948年和1949年，香农（Claude Shannon）在他的两篇论文里，把科学背景加入了密码学。
这两篇论文是《通信的数学原理》以及主要的《秘密体系的通信原理》。
那些文章把许多的希望和偏见都扫开了。
同时香农（Claude Shannon）还证明了Vernam密码（也称为One Time Pad）是当时唯一无条件安全的体系。
不幸的是，那个体系在使用上是不可行的...。
这就是为什么现在评价体系的安全性相反是基于理论上计算得到的安全性的理由。
如果还没有找到一种比完全搜索可能的密匙值这种方法更好的攻击方法的话，你可以说这种密匙加密方法是安全的。
.AES(高级加密标准Advanced Encryption Standard)2000年10月，NIST（美国国家标准和技术协会）宣布通过从15种侯选算法中选出的一项新的密匙加密标准。
新的标准将会代替密匙长度变的太短的旧的DES算法。
Rijndael被选中成为将来的AES。
Rijndael这个名字是从它的两个发明者Rijmen和Daemen的名字得来的。
这个加密体系据说是一种分组加密方法，因为信息的内容是以128位长度的分组为加密单元的。
加密密匙长度有128，192或256位多种选择。
正象你所知的那样，DES加密的分组长度是64比特，而密匙长度只有64比特。
三重DES加密的分组长度通常是64比特，而密匙长度上112比特。
表一: AES 迭代图一描述了AES的操作模式。
首先密匙K0和待加密信息按位相与。
然后所有要加密的分组都用一个函数F进行迭代计算，计算用的子密匙是由一个密匙扩展函数产生的，初始的密匙是主密匙。
对于AES 函数F要迭代10次。
∙图2描述的是加密过程中函数F是如何被迭代的。
一个128位的分组转换成16个字节，作为下面处理的输入。
首先，每一个字节分别经过替换函数S的处理，然后，用第二个置换函数P对16个字节进行处理。
然后这个结果就和匙扩展函数产生的子匙进行位与。
∙匙Ki是用匙扩展函数从第K(i-1)轮的子匙和第K0的密匙得到的。
图三描述了匙扩展函数。
16个字节的被分成4组，每组4个字节，来进行处理。
最后的一组的4个字节由替换函数S（这个S和用F函数进行迭代处理时的S是一样的）来进行替换处理。
最初的4个字节的结果和α系数相加，这个系数是与轮数相关的，它是预先定义的。
最后，为了得到Ki，把得到的4个字节的结果和K(i-1)匙的最初4个字节按位相加，然后得到的结果又和K(i-1)匙的下面的4个字节按位相加，如此类推。
表2: 函数F好了，现在我们简单地看看替换函数是怎么得到的，然后看看αi常数有什么作用。
为了简单的理由，一个字节应该是256个元素集（称为有限域）的一个元素，对于这些元素只包含一些简单的操作（例如加法，乘法，反转）。
事实上，前面提到的替换函数S在那个有限域里的反转。
置换函数S被定义为一个很简单的操作，以便能简单的实现。
αi系数是和指数I(有限域的元素)成正比的。
这些考虑，使得AES实现起来非常有效。
因为AES仅仅在基于简单的位操作运算，这有两个主要的优点:∙即使是纯粹的软件实现，AES也是很快的。
例如，用C++在奔腾200的电脑上实现的AES的加密速度可达到70M位/秒;∙AES并不依赖于S-Box的选择（根据NSA, DES里的S-Boxes可能包含后门），对分析算法抗击差分密码分析及线性密码分析具有能力。
表3: 匙扩展例程公匙加密在1976年，Diffie 和Hellman发表了一篇叫《密码学新动向》的文章，这篇文章给密码学社区的研究者带来了很大的轰动。
这篇文章介绍了公匙加密的概念。
实际上，作为当时所知道的唯一的一种算法-对称密匙算法-已经不能满足由于网络等的通信手段而引起的通信量急增的需要基本上说来，他们的高明想法的核心就是单向函数的机关。
对于那个函数来说，一个方向上的操作是容易的，但是如果不知道秘密的机关，即使所有人都知道函数本身，从反方向计算是不现实的。
在这里，公匙的扮演的角色和函数相同，仅被有限的一部分人知道的机关就是私匙。
这样，爱丽斯和鲍勃（以及其他人）的世界就诞生了。
爱丽斯和鲍勃是两个希望进行具有完整性要求的通信的人，他们需要防止有人监听和篡改通信。
.不用说，接收信息的人要使用私匙，逆向使用函数，来解密信息。
公匙体系最好（当然也是最简单的）例子在两年后，也就是1978年出现了。
它是由Rivest, Shamir 和Adleman发明的，所以也被称为RSA。
RSA算法建立在对整数的分解的数学难题上的。
私匙是由三个数(p,q,d)组成，其中p和q是两个素数（具有大致相同的大小），而d和（p-1）*（q-1）互质。
公匙由两个数（n，e）组成，其中n=pq，而e是(p-1)(q-1)取d为模的倒数，例如：ed = 1 mod(p-1)(q-1).假如爱丽斯想鲍勃的公匙(n,e)加密，传送一些文本。
她首先会把明文转换成小于n的整数m，那么她就会这样处理：c = m e mod n,然后把结果c送给鲍勃。
在鲍勃的这边，他就会用他的私匙(p,q,d)进行这样的处理:c d mod n = m ed mod n = m.对于RSA，单向的机关函数是能够从一个小于n的整数x得到x e mod n.从RSA产生以来，又发明了许多其它的公匙体系。
现在来说，除了RSA外，其中一个还可选择的最有名的体系是基于离散算法的。
密码学在现代的应用实际上，公匙加密由于更容易的使用，以及能解决了目前为止许多安全的问题，所以更为吸引人。
说的更准确点的说，它解决了一些认证的问题：∙身份认证:Alice在使用今天的匿名通信的时候，她想肯定她正在通信的对象并不是假扮Bob的。
为了达到这样的目的，她使用了一个认证协议。
现在有许多认证协议的存在，通常都是基于RSA或离散对数原理的。
∙文档认证：:一个授权机关通过一个数字签名来认证一个文档。
签名通常附加在消息后面，这些签名通常是把文档和授权机关的一些信息作为输入而得到的一些字节位，这些得到的签名通常是通过MD5或SHA等的哈希算法hash得到的。
还有就是，任何访问该文档的人都应该能够去检查签名是否真的由授权机关签发的。
为了实现这个目的，使用了所谓的签名模板（signature schemas）。
其中一个最有名的模板是ElGamal模板，又是基于离散算法问题的。
此外，与密匙加密相比，公匙加密还提供基于密码的加密体系，以确保通信的保密性。
此外，与密匙加密相比，公匙加密还提供基于密码的加密体系，以确保通信的保密性。
我们想象一下爱丽斯想和鲍勃进行秘密的通信。
爱丽斯从一个公共的目录里取得鲍勃的公匙，然后他用这个公匙对他的明文进行加密。
当鲍勃接收到了密文，他就用他的私匙对密文进行解密，得到信息的内容。
这些匙各起着很不同的作用，这就是为什么这些体系被称为不对称加密体系的理由。
与此不同，密匙加密体系的加密和解密用的都是相同的匙，所以就被称为对称加密体系。
公匙加密与密匙加密相比，还有另外一个更为突出的优点。
实际上，如果有N个用户需要通过密匙加密体系进行通信的话，每一个人和组里的任何一个人通信都需要不同的密匙，就是说，需要管理N（N-1）条密匙。
如果N是上千的话，就会有上百万的密匙需要管理...。
更糟糕的是，即使是增加一个用户也并非是一个简单的任务，因为为了使这个用户和组里的所有成员通信，需要产生N个新匙，然后那些新匙都要送遍整个组。
与此相反，在非对称加密体系里面，成员的N个公匙是存放在一个公共的目录里面，新增一个新用户要做的只是简单的把他的公匙添加到目录里面就是了。
使用公匙还是密匙--找出合适的方案前面的章节已经说明了公匙加密可以解决很多密匙加密不能解决的问题。
有很人和疑惑：那AES还有什么作用呢？实际上，对于这种选择有两个主要的理由：∙首先是实用上的理由。
一般来说公匙加密体系是很慢的。
例如RSA的软件实现比AES慢一千倍，还有RSA并不为硬件实现而设计的。
在传递信息这么苛刻的今天，我们是不能接受被一个加密算法而限制的。
∙其次，公匙加密体系的内部结构导致了其他的安全问题。
例如，对于一个特定的安全水平，公匙加密体系要求匙的长度比密匙加密体系的匙的长度大的多。
实际上，对于匙的长度的重要性和观念，仅仅是对于密匙加密体系才有意义。
事实上，那些体系依赖于这样的事实：只有野蛮的攻击才可能攻破他们，例如，穷举所有可能的匙值，如果匙的长度是128比特的话，那么2128个匙值需要被穷举。
但是对于公匙加密体系，仅仅在考虑相同的体系的时候，匙的大小才是一个有意义的参数。
例如，匙的长度是512比特的RSA的安全性比匙的长度是128比特的AES 差。
正确地评估一个公匙加密体系的唯一办法是估计一些众所周知的攻击方法的复杂性，这样一来的话，事情就完全不同了：你永远不知道是否有新的办法破坏体系的安全性。
最近，一组研究人员成功的把一个512位的整数分解因子。
所以对于一个合理的安全水平，通常建议用1024位的数字。
所以，对于纯粹的加密来说，当能使用密匙加密算法的时候，优先使用密匙加密算法。
Zimmermann已经研究了一个有意义的混合的方法，这个方法在PGP里实现。
大致说来，当爱丽斯和鲍勃想进行具有完整性特征的通信的时候，使用一个密匙加密算法（PGP用的是IDEA）：∙首先爱丽斯和鲍勃使用匙交换协议来协商一个密匙。