密码学基础
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
第2章 密码学基础
明文是原始的信息（Plain text，记为P） 密文是明文经过变换加密后信息（Cipher（塞佛） text，记为C） 加密是从明文变成密文的过程（Enciphering，记为E） 解密是密文还原成明文的过程（Deciphering，记为D） 密钥是控制加密和解密算法操作的数据（Key，记为K）
非对称密钥体制
在非对称加密中，加密密钥与解密密钥不同，此时不需要通 过安全通道来传输密钥，只需要利用本地密钥发生器产生解密密 钥，并以此进行解密操作。由于非对称加密的加密和解密不同， 且能够公开加密密钥，仅需要保密解密密钥，所以不存在密钥管 理问题。非对称加密的另一个优点是可以用于数字签名。但非对 称加密的缺点是算法一般比较复杂，加密和解密的速度较慢。在 实际应用中，一般将对称加密和非对称加密两种方式混合在一起 来使用。即在加密和解密时采用对称加密方式，密钥传送则采用 非对称加密方式。这样既解决了密钥管理的困难，又解决了加密 和解密速度慢的问题。
2.2
密码破译
密码破译是在不知道密钥的情况下，恢复出密文中隐藏 的明文信息。密码破译也是对密码体制的攻击。 密码破译方法
1. 穷举攻击 破译密文最简单的方法，就是尝试所有可能的密码组合。经 过多次密钥尝试，最终会有一个钥匙让破译者得到原文，这个过 程就称为穷举攻击。
逐一尝试解密 密 文
解 密
错误报文
对称密钥体制
对称加密的缺点是密钥需要通过直接复制或网络传输的方式 由发送方传给接收方，同时无论加密还是解密都使用同一个密钥 ，所以密钥的管理和使用很不安全。如果密钥泄露，则此密码系 统便被攻破。另外，通过对称加密方式无法解决消息的确认问题 ，并缺乏自动检测密钥泄露的能力。对称加密的优点是加密和解 密的速度快。
2.3.1 对称加密技术
1_密码学基础
➢ 1967年David Kahn的《The Codebreakers》 ➢ 1971-73年IBM Watson实验室的Horst Feistel等的几篇技
33
密码学基础
破译分析I: 尝试全部可能
使用简单替代(移n位) 密钥未知 已知密文: CSYEVIXIVQMREXIH 如何找到密钥? 仅有26个可能密钥 尝试全部的可能!看哪个能找到合
理的含义 穷举搜索 答案: 密钥 = 4
34
密码学基础
更复杂的替代
密钥是一些字母的组合 不一定是移位 例如：
明文：Caesar was a great soldier 密文：Fdhvdu zdv d juhdw vroglhu
第12页
2.3.1 形形色色的密码技术
二战著名的（ENIGMA）密码 ➢ 德国人Arthur Scheribius人发明 ➢ 德国人将其改装为军用型，使之更为复杂可靠 ➢ 1933年，纳粹最高统帅部通信部决定将“ENIGMA”作为德
➢ 经验告诉我们一个秘密的算法在公开时就很容易破解了 ➢ 密码的算法不可能永远保持隐秘 ➢ 理想的情况是在密码算法被破解之前找到算法的弱点
5
密码学基础
黑盒子密码系统
密钥
密钥
明文 加密
密文
解密
密码的通用方式
密码学基础
明文
6
密码发展历史
形形色色的密码技术 密码发展史
第7页
2.3.1 形形色色的密码技术
第三阶段：1976年以后，密码学的新方向——公钥密 码学。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。
密码学基础与实践教程
密码学基础与实践教程第一章：密码学基础概述密码学作为一门研究如何保护信息安全的学科，是现代通信和计算机科学领域的重要组成部分。
本章将介绍密码学的基本概念、目标和分类，并简要介绍几个密码学的关键术语。
1.1 密码学的定义与目标密码学旨在研究如何设计算法和协议，以确保信息在传输和存储过程中的保密性、完整性和可用性。
其目标主要包括保密性、完整性、身份认证和不可否认性。
1.2 密码学基本概念本节将介绍几个密码学中常用的基本概念，包括明文、密文、密钥和加密算法。
1.2.1 明文与密文明文是指未经加密处理的原始信息，而密文是指经过加密算法处理后的不易被理解的信息。
1.2.2 密钥密钥是密码学中用于加密和解密的参数。
在对称加密算法中，使用相同的密钥进行加密和解密；而在非对称加密算法中，使用公钥进行加密，私钥进行解密。
1.2.3 加密算法加密算法是密码学中用于对明文进行加密的数学算法。
常见的对称加密算法有DES、AES等，非对称加密算法有RSA、ECC等。
第二章：对称加密算法对称加密算法是指加密和解密使用相同密钥的加密方法。
本章将介绍DES和AES两个常见的对称加密算法，并分析其优缺点及应用场景。
2.1 DES算法DES（Data Encryption Standard）是一种对称加密算法，被广泛应用于各种信息系统的数据加密。
本节将介绍DES算法的基本原理、特点和应用场景。
2.2 AES算法AES（Advanced Encryption Standard）是一种高级加密标准算法，是目前应用最广泛的对称加密算法之一。
本节将介绍AES算法的设计思路、安全性和性能分析，并介绍其在信息安全中的应用。
第三章：非对称加密算法非对称加密算法是指加密和解密使用不同密钥的加密方法，包括公钥加密和数字签名等技术。
本章将介绍RSA和ECC两个常见的非对称加密算法，并讨论其应用场景。
3.1 RSA算法RSA算法是一种基于大数分解困难性的加密算法，被广泛应用于数字证书、安全通信等领域。
密码学基础知识
密码学基础知识密码学是一门研究数据的保密性、完整性以及可用性的学科，广泛应用于计算机安全领域、网络通信以及电子商务等方面。
密码学的基础知识是研究密码保密性和密码学算法设计的核心。
1. 对称加密和非对称加密在密码学中，最基本的加密方式分为两类：对称加密和非对称加密。
对称加密通常使用一个密钥来加密和解密数据，同时密钥必须保密传输。
非对称加密则使用一对密钥，分别为公钥和私钥，公钥可以公开发布，任何人都可以用它来加密数据，但只有私钥持有人才能使用私钥解密数据。
2. 散列函数散列函数是密码学中常用的一种算法，它将任意长度的消息压缩成一个固定长度的摘要，称为消息摘要。
摘要的长度通常为128位或更长，主要用于数字签名、证书验证以及数据完整性验证等。
常见的散列函数有MD5、SHA-1、SHA-256等。
3. 数字签名数字签名是一种使用非对称加密技术实现的重要保密机制，它是将发送方的消息进行加密以保证消息的完整性和真实性。
发送方使用自己的私钥对消息进行签名，然后将消息和签名一起发送给接收方。
接收方使用发送方的公钥来验证签名，如果消息被篡改或者签名无法验证，接收方将拒绝接收消息。
4. 公钥基础设施（PKI）PKI是一种包括数字证书、证书管理和证书验证的基础设施，用于管理数字证书和数字签名。
数字证书是将公钥与其拥有者的身份信息结合在一起的数字文件，它是PKI系统中最重要的组成部分之一。
数字证书通过数字签名来验证其真实性和完整性，在通信和数据传输中起着至关重要的作用。
总之，密码学是计算机科学中重要的领域之一，其应用广泛，影响深远。
掌握密码学基础知识非常有必要，对于安全性要求较高的企业和组织来说，更是至关重要。
密码学基础与应用
密码学基础与应用密码学是一门研究如何保证信息安全的学科。
在数字化的今天，信息的传输和存储已经成为我们日常生活中必不可少的一部分。
然而，随着技术的不断进步，信息安全面临着诸多威胁，如黑客攻击、数据泄露等。
密码学的基础理论和应用技术，为保障信息的机密性、完整性和可用性提供了有效的解决方案。
一、密码学的基础理论密码学的基础理论主要包括对称加密、非对称加密和哈希算法。
1. 对称加密对称加密是指发送方和接收方使用相同的密钥进行加密和解密操作。
常见的对称加密算法有DES、AES等。
在对称加密中，数据的加密和解密过程迅速而高效，但密钥的管理和分发较为困难。
2. 非对称加密非对称加密使用一对密钥，即公钥和私钥。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
非对称加密算法常用的有RSA、ECC等。
相比对称加密，非对称加密提供了更高的安全性，但加密和解密的过程相对较慢。
3. 哈希算法哈希算法是将任意长度的输入通过散列函数变换成固定长度的输出，常见的哈希算法有MD5、SHA-1、SHA-256等。
哈希算法主要用于验证数据的完整性和一致性，具备不可逆和唯一性的特点。
二、密码学的应用技术密码学的应用技术广泛应用于网络安全、电子支付、数字版权保护等领域。
1. 网络安全在网络通信中，密码学技术被广泛应用于保护数据的隐私和完整性。
比如，SSL/TLS协议使用非对称加密算法对通信双方进行身份认证，并使用对称加密算法对数据进行加密，确保通信的机密性和完整性。
2. 电子支付在电子支付领域，密码学技术能够确保交易的安全性。
支付过程中使用非对称加密算法对交易信息进行加密，防止黑客窃取银行账户信息和交易金额。
此外，数字签名技术的应用，也能够验证交易的真实性和完整性。
3. 数字版权保护对于数字版权保护，密码学技术可以实现数字内容的加密和解密。
通过对数字内容进行加密，只有获得授权的用户才能解密并获得内容，有效防止盗版和非法传播。
三、密码学的发展趋势随着计算机运算能力的提高和攻击手段的不断演进，密码学也在不断发展和改进。
密码学(复习)
列号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 行号
z z1z2 L z2n
由此可推出线性反馈移位寄存器连续的n+1个状态：
记为
S1 z1z2 L zn a1a2 L an
记为
S2 z2 z3 L zn1 a2a3 L an1
L
记为
Sn1 zn1zn2 L z2n an1an2 L a2n
DES 是Feistel密码的代表。 AES是SP结构的代表。
Feistel密码结构
乘积密码指顺序地执行两个或多个基本
密码系统，使得最后结果的密码强度高于每 个基本密码系统产生的结果.
Feistel还提出了实现代换和置换的方法。 其思想实际上是Shannon提出的利用乘积密 码实现混淆和扩散思想的具体应用。
密码算法
密码算法如何构造？
需求1：可逆——算法的使用者可以求得逆函数 需求2：不可逆——敌手无法将密文恢复成明
文 秘密参数——密钥
密码算法实际上是一个带有秘密参数的函 数。
知道秘密参数，求逆非常容易 不知道秘密参数，求逆在计算上是不可行的
密码学概述
密码学是研究密码系统或通信安全的一门 科学，它包括两个分支：密码编码学和密 码分析学。密码编码学的主要目的是寻求 保证消息机密性或认证的方法，密码分析 学主要研究加密消息的破译和消息的伪造。
密码分组链接CBC模式
初始矢量IV(Initial Vector)：第一组明文
xi加密时尚无反馈密文，为此需要在寄存 器中预先置入一个。收发双方必须选用同 一IV。 实际上，IV的完整性要比其保密性更为重 要。在CBC模式下，最好是每发一个消息， 都改变IV，比如将其值加一。
第13章 密码学基础
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13.1.1 密码学发展历史
• 古典密码算法有:替代加密、置换加密； • 对称加密算法包括DES和AES； • 非对称加密算法包括RSA、背包密码、Rabin、 椭圆曲线等。 • 目前在数据通信中使用最普遍的算法有DES算法 和RSA算法等。 • 除了以上这些密码技术以外，一些新的密码技 术如辫子密码、量子密码、混沌密码、DNA密码 等近年来也发展起来，但是它们距离真正的实用 还有一段距离。
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13.1 密码学概述
• 小小的密码还可以导致一场战争的胜负。例如，计算机时 代的到来使得美国在1942年制造出了世界上第一台计算 机。二战期间，日本采用的最高级别的加密手段是采用 M-209转轮机械加密改进型—紫密，在手工计算的情况下 不可能在有限的时间破解，美国利用计算机轻松地破译了 日本的紫密密码，使日本在中途岛海战中一败涂地，日本 海军的主力损失殆尽。1943年，在解密后获悉日本山本 五十六将于4月18日乘中型轰炸机，由6架战斗机护航， 到中途岛视察时，罗斯福总统亲自做出决定截击山本，山 本乘坐的飞机在去往中途岛的路上被美军击毁，山本坠机 身亡，日本海军从此一蹶不振。密码学的发展直接影响了 二战的战局！
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13.1.1 密码学发展历史
• 经典密码学(Classical Cryptography)。其两大类别
分别为：
• (1).
• • 经典加密法的资讯很易受统计的攻破，资料越多，解破就 更容易，使用分析频率就是好办法。经典密码学现在仍未 消失，常被用于考古学上，还经常出现在智力游戏之中。 在20世纪早期,包括转轮机的一些机械设备被发明出来用 于加密,其中最著名的是用于第二次世界大战的密码机 “迷”(Enigma)，如图13.2所示。 这些机器产生的密码 相当大地增加了密码分析的难度。比如针对Enigma的各 种各样的攻击，在付出了相当大的努力后才得以成功。
密码学知识点总结csdn
密码学知识点总结csdn1. 密码学基础密码学基础包括对称加密、非对称加密、哈希函数、消息认证码等概念的介绍。
对称加密即加密和解密使用相同的密钥，常用算法有DES、AES、RC4等；非对称加密则分为公钥加密和私钥解密，常用算法有RSA、ECC等；哈希函数则是将任意长度的消息压缩为固定长度的摘要信息，常用算法有MD5、SHA-1、SHA-256等；消息认证码是在消息传输中保障数据完整性的重要手段，主要分为基于对称加密的MAC和基于非对称加密的数字签名。
2. 随机数生成密码学安全性的基础在于随机数的生成，常用的随机数生成算法有伪随机数生成器（PRNG）和真随机数生成器（TRNG）。
PRNG是通过确定性算法生成随机数，安全性依靠其内部逻辑结构；TRNG则是依靠物理过程生成随机数，如放射性衰变、指纹图像等，安全性更高。
密码学攻击主要分为三类：密码分析攻击、椭圆曲线攻击和量子攻击。
密码分析攻击是通过推测、猜测等方法攻破密码；椭圆曲线攻击是因为非对称加密算法中的基于椭圆曲线离散对数问题存在可解性，从而破解密码；量子攻击则是通过量子计算机的强大计算能力破解传统密码学算法。
4. 密码学综合应用密码学在实际应用中广泛应用于电子邮件加密、数字证书、数字签名、数字支付、VPN安全通信等领域。
其中，AES算法被广泛应用于SSL/TLS等加密通信协议中；RSA算法则是数字证书和电子邮件加密中最常用的算法；数字签名则应用于身份认证、电子合同、电子票据等领域；数字支付则依赖于密码学原理来保证支付的安全性。
5. 密码学的未来发展当前，密码学面临着来自量子计算机的挑战，需要进一步开发抗量子攻击的加密算法。
同时，在移动互联网、物联网等领域中，新的安全需求也对密码学技术提出了挑战。
未来发展的重点可能包括量子密码学研究、密码学与人工智能技术的结合等方面。
总之，密码学是信息安全的重要组成部分，掌握相关知识点将有助于提高信息安全意识和防范风险能力。
密码学基本概念
密码学基本概念
密码学是一门研究保护信息安全的学科，其基本目标是保证信息在传输过程中不被非法获取和篡改。
在密码学中，有一些基本概念需要了解。
1. 密码学基础
密码学基础包括加密、解密、密钥、明文和密文等概念。
加密是将明文转换为密文的过程，解密则是将密文还原为明文的过程。
密钥是用于加密和解密的秘密码，明文是未经过加密的原始信息，密文则是加密后的信息。
2. 对称加密算法
对称加密算法指的是加密和解密时使用同一个密钥的算法，如DES、AES等。
在对称加密算法中，密钥必须保密，否则会被攻击者轻易获取并进行破解。
3. 非对称加密算法
非对称加密算法指的是加密和解密时使用不同密钥的算法，如RSA、DSA等。
在非对称加密算法中，公钥用于加密，私钥用于解密。
公钥可以公开，私钥必须保密，否则会被攻击者轻易获取并进行破解。
4. 数字签名
数字签名是用于保证信息的完整性和真实性的技术。
数字签名使用非对称加密算法，签名者使用私钥对信息进行加密，接收者使用公钥进行验证。
如果验证通过，则说明信息未被篡改过。
5. Hash函数
Hash函数是一种将任意长度的消息压缩成固定长度摘要的函数，常用于数字签名和消息验证。
Hash函数具有不可逆性，即无法通过消息摘要还原出原始数据。
以上就是密码学的基本概念，掌握这些概念对于理解密码学的原理和应用非常重要。
密码学基础_图文
解密过程与加密过程类似,不同的只是进行模26减,而不是模26 加。
使用Vigenère表可以方便地进行加密和解密。
@
基本概念
• 密码学(Cryptology): 是研究信息系统安全保密 的科学.
➢ 密码编码学(Cryptography): 主要研究对信息 进行编码,实现对信息的隐蔽.
➢ 密码分析学(Cryptanalytics):主要研究加密消 息的破译或消息的伪造.
密码新技术
• 量子密码(单量子不可复制定理) • DNA密码 • 化学密码 • ……
• 消息被称为明文(Plaintext)。用某种方法伪装消息以 隐藏它的内容的过程称为加密(Encrtption)，被加密 的消息称为密文(Ciphertext)，而把密文转变为明文 的过程称为解密(Decryption)。
• 对明文进行加密操作的人员称作加密员或密码员 (Cryptographer).
• 例如：明文INTELLIGENT用密钥PLAY加密为： M＝INTE LLIG ENT K＝PLAY PLAY PLA
Ek(M)＝XYTC AMIE TYT
• 例 设m＝6，且密钥字是CIPHER,这相应于密钥。假定明文串 是 this cryptosystem is not secure 首先将明文串转化为数字串，按6个一组分段，然后模26“加”上 密钥字得：
密码算法分类-iii
• 按照明文的处理方法： ➢ 分组密码（block cipher):将明文分成固定长度
的组，用同一密钥和算法对每一块加密，输出 也是固定长度的密文。 ➢ 流密码（stream cipher):又称序列密码.序列密 码每次加密一位或一字节的明文，也可以称为 流密码。
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。
第二讲(密码学基础)
2010-9-261第二章：密码学基础一、密码学的基本概念二、密码体制分类三、密码分析四、几种古典加密算法五、流密码2010-9-262一、密码学的基本概念密码学(Cryptology)：研究信息系统安全保密的科学。
它包含两个分支，h 密码编码学(Cryptography)，对信息进行编码实现隐蔽信息的一门学问h 密码分析学(Cryptanalysis)，研究分析破译密码的学问。
两者的矛盾是密码学发展的内在动力外在动力：现实生活对信息安全的需求2010-9-263几个概念（一）。
明文(消息)(Plaintext) ：被隐蔽消息。
密文(Ciphertext)：明文经密码变换成的一种隐蔽形式。
加密(Encryption)：将明文变换为密文的过程。
解密(Decryption)：加密的逆过程，即由密文恢复出原明文的过程。
加密员或密码员(Cryptographer)：对明文进行加密操作的人员。
2010-9-264几个概念（二）。
加密算法(Encryption algorithm)：密码员对明文进行加密时所采用的一组规则。
接收者(Receiver)：传送消息的预定对象。
解密算法：接收者对密文进行解密时所采用的一组规则。
密钥(Key)：控制加密和解密算法操作的数据处理，分别称作加密密钥和解密密钥。
截收者(Eavesdropper)：在信息传输和处理系统中的非受权者，通过搭线窃听、电磁窃听、声音窃听等来窃取机密信息。
2010-9-265几个概念（三）密码分析(Cryptanalysis)：截收者试图通过分析从截获的密文推断出原来的明文或密钥。
密码分析员(Cryptanalyst)：从事密码分析的人。
被动攻击(Passive attack)：对一个保密系统采取截获密文进行分析的攻击。
主动攻击(Active attack)：非法入侵者(Tamper)、攻击者(Attcker)或黑客(Hacker)主动向系统窜扰，采用删除、增添、重放、伪造等窜改手段向系统注入假消息，达到利已害人的目的。
密码学基础：保护数据的安全与隐私
密码学基础：保护数据的安全与隐私随着信息技术的发展和普及，数据安全和隐私保护变得愈发重要。
在日常生活中，我们需要对个人信息、商业机密、国家机密等各种数据进行保护。
密码学作为一门研究如何保护数据安全和隐私的学科，对于我们理解和应用信息安全技术有着重要的意义。
本文将从密码学的基础知识入手，系统介绍密码学在保护数据安全和隐私中的应用。
一、密码学的基本概念密码学是研究如何加密和解密信息的学科，其基本目的是保护数据的安全和隐私。
在密码学中，有几个基本概念是需要了解的：1.加密算法：加密算法是将明文转换为密文的数学函数或过程。
常见的加密算法包括对称加密算法和非对称加密算法。
2.对称加密算法：对称加密算法使用相同的密钥来加密和解密数据。
常见的对称加密算法有DES、AES等。
3.非对称加密算法：非对称加密算法使用一对密钥来进行加密和解密，其中一个密钥是公开的，另一个密钥是私有的。
常见的非对称加密算法有RSA、ECC等。
4.数字签名：数字签名是一种用于验证数据完整性和认证发送者身份的技术，常与非对称加密算法一起使用。
5.密钥管理：密钥管理是指如何生成、分发、存储和更新加密算法所需的密钥。
二、密码学在数据安全中的应用密码学在数据安全中有着广泛的应用，其中包括数据加密、数字签名、身份认证等方面。
1.数据加密数据加密是密码学最基本的应用之一。
通过使用加密算法，可以将敏感数据转换为密文，以防止未授权的用户获取数据。
对称加密和非对称加密是两种常见的数据加密方式。
对称加密速度快，但需要保证密钥的安全性；非对称加密相对安全，但速度较慢。
2.数字签名数字签名是用于验证数据完整性和认证发送者身份的技术。
通过使用私钥对数据进行加密，接收者可以使用发送者的公钥对数据进行解密和验证，确保数据的完整性和认证发送者身份。
3.身份认证密码学还可以用于实现身份认证。
通过使用数字证书和数字签名技术，可以确保用户的身份和数据的安全。
常见的实现方式包括SSL/TLS协议、数字证书等。
密码学基础
密钥空间
232 = 4.3 x 109 256 = 7.2 x 1016 2128 = 3.4 x 1038 2168 = 3.7 x 1050
以1µ s加密106 次 的速率需要的时间
2.15 毫秒 10 小时 5.4 x 1018 年 5.9 x 1030 年
19
攻击的复杂性
攻击的复杂性，可以采用以下不同的方式来 衡量：
数据复杂性：所需数据量；
时间复杂性：所需的时间； 空间复杂性：所需的存储空间。
20
算法的破译程度
算法的破译程度按照严格递减的顺序排列为：
完全破译：找到了密钥K。
完全演绎：找到了等效算法。 局部演绎：找到了截获密文的对应明文。 信息推导：得到有关密钥和明文的信息。
密码学基本概念
• 密码学(Cryptology): 是研究信息系统秘密通信 和破译密码的方法的一门科学. 密码编码学(Cryptography): 主要研究对信息进 行编码,实现对信息的隐蔽. 密码分析学(Cryptanalytics):主要研究加密消 息的破译或消息的伪造,恢复被隐藏的信息的本来 面目. 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，两个基本单元是算法和密钥。
替换 (Substitution)，明文中的每个元素 (比特、字母、一组比特或者一组字母) 都 被映射到另外一个元素。 变换、移项(Transposition)，明文中每个 元素都被 再排列。
信息安全保密性的衡量
信息安全保密性的高低是通过破解它的难易 程度来衡量的。
18
保密算法的安全
算法的安全依赖于破译该算法的困难程度 （费用、时间、数据量）。
密码算法分类-i
• 按照保密的内容分: 受限制的算法:算法的保密性基于保持算法的秘密。
密码学基础
密码学基础密码学是一门研究如何保护信息安全的学科，它涉及到密码算法、密码协议、数字签名等多个方面。
在信息时代，信息的安全性显得尤为重要，因此密码学也成为了一门非常重要的学科。
密码学的基础主要包括对称加密和非对称加密两种方式。
对称加密是指加密和解密使用同一密钥的方法，常见的对称加密算法有DES、3DES、AES等。
这种方式的优点是加密速度快，但缺点是密钥的管理难度较大，且容易被破解。
非对称加密则是指加密和解密使用不同密钥的方法，常见的非对称加密算法有RSA、DSA等。
这种方式的优点是密钥管理较为容易，且安全性较高，但缺点是加密速度较慢。
除了对称加密和非对称加密之外，密码学还涉及到数字签名、哈希算法等多种技术。
数字签名是指通过数字证书对信息进行签名和验证的方法，可以确保信息的完整性和真实性。
哈希算法则是指通过将信息转化为一段固定长度的数字串，来保证信息的安全性和完整性。
在实际应用中，密码学常常用于保护网络通信、电子支付、电子邮件等信息的安全。
例如，在网络通信中，常常使用SSL/TLS协议来保护信息的安全；在电子支付中，常常使用数字证书和数字签名来确保交易的真实性和安全性；在电子邮件中，常常使用PGP等加密软件来保护邮件的机密性和安全性。
然而，密码学也存在一些问题和挑战。
例如，密码学算法的安全性并非永久存在，随着计算机技术的不断发展，密码学算法也会面临被攻破的风险；另外，密钥的管理也是一个非常重要的问题，如果密钥管理不当，就会导致信息的泄露和安全性的降低。
因此，密码学的研究和应用需要不断地更新和改进，以适应不断变化的安全需求和技术发展。
在未来的发展中，密码学也将继续发挥重要的作用，为信息安全提供更加完善的保障。
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密码学常识目录密码常识字母表顺序-数字进制转换密码Mod算法倒序间隔字母频率凯撒密码(Caesar Shifts, Simple Shift)凯撒移位(中文版)栅栏密码(The Rail-Fence Cipher)维吉尼亚密码(Vigenère Cipher)Polybius密码(Polybius Cipher)ADFGX/ADFGVX密码(ADFGX/ADFGVX Cipher) ADFGXADFGVX乘法密码(Multiplication Cipher)仿射密码(Affine Shift)希尔密码(Hill Cipher)加密解密Playfair密码(Playfair Cipher)莫尔斯电码置换密码(Transposition Cipher)替代密码(Monoalphabetic Substitution)字母表数字字母表代码反字母表随机乱序字母棋盘密码键盘密码键盘移位软键盘密码数字小键盘密码手机键盘密码数字记忆编码百度/Google/网页字符百度字符(GB2312)Google字符(URI)网页编码(Unicode)Alt+数字小键盘MD5【密码常识】字母表顺序-数字加密的时候，经常要把A至Z这26个字母转换成数字，最常见的一种方法就是取字母表中的数字序号。
A代表1，B代表2，C代表3……字母 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 数字 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26进制转换密码例如二进制：1110 10101 1101 10 101 10010 1111 1110 101转为十进制：14 21 13 2 5 18 15 14 5对应字母表：numberMod算法我们可以对字母序号进行数学运算，然后把所得的结果作为密文。
当运算结果大于26或小于1的时候，我们希望把这个数值转为1~26的范围，那么取这个数除以26的余数即可。
Mod就是求余数的运算符，有时也用“%”表示。
例如 29 Mod 26 = 3，或写成 29 % 26 = 3，意思是29除以26的余数是3。
倒序加密时为经常要对字符进行倒序处理。
如果让你按abcdef...的顺序背出字母表的每个字母会很容易，但是如果是zyxwvu...的顺序那就很难背出来了。
一个很熟悉的单词，如果按相反的顺序拼写，可能就会感到很陌生。
例如“love”字母倒过来拼就是“evol”。
具体加密时倒序有很多种方案，需要灵活运用。
例如：每个单词的倒序：siht si a tset - this is a test整句的倒序：tset a si siht - this is a test数字的倒序：02 50 91 02 - 20 05 19 20(test)间隔单词之间的间隔一般使用空格。
在加密时常常要去掉空格，但有时某些字母或数字来替代空格也不失为一种好的加密方案。
错误空格位置也会起到很强的误导作用。
例如：t hi sis at est - this is a test字母频率频率分析法可以有效的破解单字母替换密码。
关于词频问题的密码，我在这里提供英文字母的出现频率给大家，其中数字全部是出现的百分比：a 8.2b 1.5c 2.8d 4.3e 12.7f 2.2g 2.0h 6.1i 7.0 j 0.2 k 0.8 l 4.0m 2.4 n 6.7 o 7.5 p 1.9q 0.1 r 6.0 s 6.3 t 9.1u 2.8 v 1.0 w 2.4 x 0.2y 2.0 z 0.1词频法其实就是计算各个字母在文章中的出现频率，然后大概猜测出明码表，最后验证自己的推算是否正确。
这种方法由于要统计字母出现频率，需要花费时间较长。
参考《跳舞的小人》和《金甲虫》。
【凯撒密码(Caesar Shifts, Simple Shift)】也称凯撒移位，是最简单的加密方法之一，相传是古罗马恺撒大帝用来保护重要军情的加密系统，它是一种替代密码。
加密公式：密文 = (明文 + 位移数) Mod 26解密公式：明文 = (密文 - 位移数) Mod 26以《数字城堡》中的一组密码为例：HL FKZC VD LDS只需把每个字母都按字母表中的顺序依次后移一个字母即可——A变成B，B就成了C，依此类推。
因此明文为：IM GLAD WE MET英文字母的移位以移25位为一个循环，移26位等于没有移位。
所以可以用穷举法列出所有可能的组合。
例如：phhw ph diwhu wkh wrjd sduwb利用电脑可以方便地列出所有组合，然后从中选出有意义的话：qiix qi ejxiv xli xske tevxcrjjy rj fkyjw ymj ytlf ufwydskkz sk glzkx znk zumg vgxzetlla tl hmaly aol avnh whyafummb um inbmz bpm bwoi xizbgvnnc vn jocna cqn cxpj yjachwood wo kpdob dro dyqk zkbdixppe xp lqepc esp ezrl alcejyqqf yq mrfqd ftq fasm bmdfkzrrg zr nsgre gur gbtn cneglassh as othsf hvs hcuo dofhmbtti bt puitg iwt idvp epgincuuj cu qvjuh jxu jewq fqhjodvvk dv rwkvi kyv kfxr grikpewwl ew sxlwj lzw lgys hsjlqfxxm fx tymxk max mhzt itkmrgyyn gy uznyl nby niau julnshzzo hz vaozm ocz ojbv kvmotiaap ia wbpan pda pkcw lwnpujbbq jb xcqbo qeb qldx mxoqvkccr kc ydrcp rfc rmey nyprwldds ld zesdq sgd snfz ozqsxmeet me after the toga party <-nffu nf bgufs uif uphb qbsuzoggv og chvgt vjg vqic rctva可知明文为：meet me after the toga party【凯撒移位(中文版)】就是按照中文字在Unicode编码表中的顺序进行移位，可以用来加密中文的信息。
例：[中文凯撒移位]转换成Unicode编码：中文凯撒移位移1位后成为：丮斈凰撓秼低转换成中文：[丮斈凰挠秼低]【栅栏密码(The Rail-Fence Cipher)】也称栅栏易位(Columnar Transposition)，即把将要传递的信息中的字母交替排成上下两行，再将下面一行字母排在上面一行的后边，从而形成一段密码。
栅栏密码是一种置换密码。
例如密文：TEOGSDYUTAENNHLNETAMSHVAED解密过程：先将密文分为两行T E O G S D Y U T A E N NH L N E T A M S H V A E D再按上下上下的顺序组合成一句话THE LONGEST DAY MUST HAVE AN END.加密时不一定非用两栏，还是举《数字城堡》中的一个例子，密文为：PFEE SESN RETM MFHA IRWE OOIG MEEN NRMA ENET SHAS DCNS IIAA IEER BRNK FBLE LODI去掉空格：PFEESESNRETMMFHAIRWEOOIGMEENNRMAENETSHASDCNSIIAAIEERBRNKFBLELODI 共64个字符，以8个字符为一栏，排列成8*8的方阵(凯撒方阵)：P F E E S E S NR E T M M F H AI R W E O O I GM E E N N R M AE N E T S H A SD C N S I I A AI E E R B R N KF B L E L O D I从上向下竖着读：PRIMEDIFFERENCEBETWEENELEMENTSRESMONSIBLEFORHIROSHIMAANDNAGASAKI插入空格：PRIME DIFFERENCE BETWEEN ELEMENTS RESMONSIBLE FOR HIROSHIMA AND NAGASAKI(广岛和长崎的原子弹轰炸的最主要区别)栅栏密码也可以用于中文，不过比较容易破解。
明文：这是中文的栅栏密码密文(3*3方阵)：这文栏是的密中栅码由于中文用规则的栅栏比较容易破解，所以产生了一些变体，例如道家心法密籍《天仙金丹心法》中的一段加密方法。
密文如下：○茫天：摹然月终为鼎半是真灭器轮假不但伸净著定分泥万○无○光人经法一从尘色返我权自法中妙大空照生屈来好路形神海○便还未归○茫天：摹然月终为鼎半是真灭器轮假不但伸净著定分泥万○无○光人经法一从尘色返我权自法中妙大空照生屈来好路形神海○便还未归明文(从上向下竖着读)：天然鼎器净无尘，大海茫茫月半轮。
著色空摹终是假，定光返照便为真。
不分人我生还灭，但泥经权屈未伸。
万法自来归一法，好从中路妙形神。
利用电脑进行加密或解密，建议使用“列举加密”或“列举解密”，电脑会自动尝试一些正好匹配的栏位进行列举。
lyiroonevuclesey4栏：loveyousincerely8栏：lionvceeyroeulsy【维吉尼亚密码(Vigenère Cipher)】由于频率分析法可以有效的破解单表替换密码，法国密码学家维吉尼亚于1586年提出一种多表替换密码，即维吉尼亚密码，也称维热纳尔密码。
维吉尼亚密码引入了“密钥”的概念，即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计。
加密算法：例如密钥的字母为[d]，明文对应的字母[b]。
根据字母表的顺序[d]=4,[b]=2，那么密文就是[d]+[b]-1=4+2-1=5=[e]，因此加密的结果为[e]。
解密即做此逆运算。
加密公式：密文 = (明文 + 密钥) Mod 26 - 1解密公式：明文 = [26 + (密文 - 密钥)] Mod 26 + 1也可以用查表法来进行加密：例如密钥的字母为[d]，明文对应的字母[b]，在下图的表格第一行找到字母"d"(深蓝色)，再在左边第一列找到字母"b"(绿色)，两个字母的交叉点(b 行d列)就是字母"E"，所以对应的密文字母为[e]。