密码学的基本概念和理论基础

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精品课件- 密码技术应用

二、对称密码体制
1、概念：也称共享密钥，对称密码算法是指加密密钥为同一密钥或虽然不相同，但是由其中任意一个可以很容易推导出另一个的密码算法。
2、对称密码技术原理通过同一密钥，得出对称的加密和解密算法，进行加密和解密操作。
二、对称密码体制
3、DES加密算法（1）入口参数：
Key占8个字节，有效密钥长度为56位，8位用于奇偶校验； Data占8个字节，内容为要被加密或解密的数据； Mode为DES的工作方式，加密或解密。
二、数字签名原理
1、发送方签名过程将原文进行哈希运算生成定长的消息摘要—>利用私钥加密信息摘要得到数字签名—>将原文和数字签名一起发送给接收方
2、接收方验证过程将消息中的原文和数字签名分离—>使用公钥解密数字签名得到摘要—>使用相同的哈希函数计算原文的信息摘要—>比较解密后获得的摘要和重新计算生成的摘要是否相等。
一、数字签名的含义
2、数字签名含义：是电子签名的一种方式，只有信息的发送者才能产生，其他人无法伪造的一段数字串，是对发送信息的真实性的证明。是使用哈希函数生成消息摘要后使用公钥加密系统对其进行加密形成的电子签名。
二、数字签名的作用与用途
1、数字签名的作用（1）信息传输的保密性（2）交易者身份的可鉴别性（3）数据交换的完整性（4）发送信息的不可否认性（5）信息传递的不可重放性
二、对称密码体制
（2）工作原理：将明文的64位数据块按位重新组合，进行前后置换操作，后经过迭代运算生成新的64位数据块，进行与初始置换相反的逆置换，最终得到密文输出。
二、对称密码体制
4、对称密码的优缺点优点：安全性较高，加密解密速度快缺点：

密码学的理论基础

tology）作为数学的一个分支，是密码编
码学和密码分析学的统称。
使消息保密的技术和科学叫做密码编码学（cryptography) 破译密文的科学和技术就是密码分析学（cryptanalysis） – 明文：是作为加密输入的原始信息，即消息的原始形式，通常用m或p表示。所有可能明文的有限集称为明文空间，通常用M或P来表示。
– 在第一次世界大战期间，敌对双方都使用加密系统（Cipher System），主要用于战术通信，一些复杂的加密系统被用于高级通信中，直到战争结束。而密码本系统（Code System）主要用于高级命令和外交通信中。 – 到了20世纪20年代，随着机械和机电技术的成熟，以及电报和无线电需求的出现，引起了密码设备方面的一场革命——发明了转轮密码机（简称转轮机，Rotor），转轮机的出现是密码学发展的重要标志之一。美国人Edward Hebern认识到：通过硬件卷绕实现从转轮机的一边到另一边的单字母代替，然后将多个这样的转轮机连接起来，就可以实现几乎任何复杂度的多个字母代替。转轮机由一个键盘和一系列转轮组成，每个转轮是26个字母的任意组合。转轮被齿轮连接起来，这样就能实现当一个齿轮转动
• 近代密码（计算机阶段）
– 密码形成一门新的学科是在20世纪70年代，这是受计算机科学蓬勃发展刺激和推动的结果。快速电子计算机和现代数学方法一方面为加密技术提供了新的概念和工具，另一方面也给破译者提供了有力武器。计算机和电子学时代的到来给密码设计者带来了前所未有的自由，他们可以轻易地摆脱原先用铅笔和纸进行手工设计时易犯的错误，也不用再面对用电子机械方式实现的密码机的高额费用。总之，利用电子计算机可以设计出更为复杂的密码系
.
– 密文：是明文经加密变换后的结果，即消息被加密处理后的形式，通常用c表示。所有可能密文的有限集称为密文空间，通常用C来表示。 – 密钥：是参与密码变换的参数，通常用k表示。一切可能的密钥构成的有限集称为密钥空间，通常用K表示。 – 加密算法：是将明文变换为密文的变换函数，相应的变换过程称为加密，即编码的过程（通常用E表示，即 c=Ek(p)）。 – 解密算法：是将密文恢复为明文的变换函数，相应的变换过程称为解密，即解码的过程（通常用D表示，即 p=Dk(c)）。

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

密码技术--复习

CA
密钥管理系统密钥分类：
主要的密钥包括：主要的密钥包括：（1）初始密钥。由用户选定或系统分配的，在较长的一）初始密钥。由用户选定或系统分配的，段时间内由一个用户专用的秘密密钥。段时间内由一个用户专用的秘密密钥。要求它既安全又便于更换。又便于更换。（2）会话密钥。两个通信终端用户在一次会话或交换数）会话密钥。据时所用的密钥。据时所用的密钥。一般由系统通过密钥交换协议动态产生。它使用的时间很短，产生。它使用的时间很短，从而限制了密码分析者攻击时所能得到的同一密钥加密的密文量。击时所能得到的同一密钥加密的密文量。丢失时对系统保密性影响不大。统保密性影响不大。（3）密钥加密密钥（Key Encrypting Key，KEK）。）密钥加密密钥（，）。用于传送会话密钥时采用的密钥。用于传送会话密钥时采用的密钥。）。主密钥是对密钥加密密钥（4）主密钥（Mater Key）。主密钥是对密钥加密密钥）主密钥（）。进行加密的密钥，存于主机的处理器中。进行加密的密钥，存于主机的处理器中。
密码分析学
最常见的破解类型如下：唯密文攻击：O具有密文串y。已知明文攻击：O具有明文串x和相应的密文y。选择明文攻击：O可获得对加密机的暂时访问，因此他能选择明文串x并构造出相应的密文串y。选择密文攻击：O可暂时接近密码机,可选择密文串y，并构造出相应的明文x。
古典密码学基本技术
Feistel结构-1
一一映射较小时，当n较小时，等价于代较小时替变换当n较大时，比如较大时，较大时 n=64，无法表达这样，的任意变换 Feistel结构很好地解结构很好地解决了二者之间的矛盾
DES和AES比较：
DES:分组密码，Feist结构，明文密文64位，有效密钥56位。有弱密钥，有互补对称性。适合硬件实现，软件实现麻烦。安全。算法是对合的。 AES：分组密码，SP结构，明文密文128位，密钥长度可变，大于等于128位。无弱密钥，无互补对称性。适合软件和硬件实现。安全，算法不是对合的。

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

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
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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。

现代密码学：密码学的基本概念

现代密码学第一讲密码学的基本概念信息与软件工程学院第一讲密码学的基本概念信息安全的基本属性什么是密码学密码算法的分类密码学的作用和地位信息安全的基本任务甲乙丙信息安全的基本属性•机密性（Confidentiality）⏹保证信息为授权者使用而不泄漏给未经授权者。

⏹别人“看不到”或“看不懂”•认证（Authentication）⏹消息认证，保证消息来源的真实性⏹身份认证，确保通信实体的真实性⏹证明“你就是你”•完整性（Integrity）⏹数据完整性，未被未授权篡改或者损坏⏹系统完整性，系统未被非授权操纵，按既定的功能运行⏹信息没有被“动过”信息安全的基本属性（续）•不可否认性（Non-repudiation）•要求无论发送方还是接收方都不能抵赖所进行的传输•可靠性（Reliability）•特定行为和结果的一致性•可用性（Availability）•保证信息和信息系统随时为授权者提供服务，而不要出现非授权者滥用却对授权者拒绝服务的情况。

•可控性（Controllability）•授权实体可以控制信息系统和信息使用的特性•审计（Accountability）•确保实体的活动可被跟踪第一讲密码学的基本概念信息安全的基本属性什么是密码学密码算法的分类密码学的作用和地位什么是密码学？•密码学能做什么？•机密性：如何使得某个数据自己能看懂，别人看不懂•认证：如何确保数据的正确来源，如何保证通信实体的真实性•完整性：如何确保数据在传输过程中没有被删改•不可否认性：如何确保用户行为的不可否认性•功能如何实现•算法•协议密码算法基本概念•明文——要处理的数据•密文——处理后的数据•密钥——秘密参数•加密函数：或•解密函数：或密码算法（续）•密码算法需求：•需求1：可逆——算法的使用者可以将密文恢复成明文•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，求逆是不可行的保密通信系统模型加密器()m E c k 1=()c D m k 2=解密器信源M 接收者搭线信道(主动攻击 )搭线信道(被动攻击 )非法接入着密码分析员(窃听者)1K 密钥源2K 密钥源密钥信道m c 'm c m '1k 2k 公开信道第一讲密码学的基本概念信息安全的基本属性什么是密码学密码算法的分类密码学的作用和地位密码算法的分类（续）按照功能分类加密算法：用于机密性解决方案杂凑函数：用于完整性解决方案数字签名：用于认证和不可否认性密码算法的分类按照密钥的使用方式不同分类对称密钥密码: 加密密钥与解密密钥相同如：分组密码，流密码非对称密钥密码体制:加密密钥与解密密钥不同如：公钥加密，数字签名第一讲密码学的基本概念信息安全的基本属性什么是密码学密码算法的分类密码学的作用和地位为什么需要密码学？“密码技术”是保障信息安全的基本技术•现代密码在社会中的广泛应用因特网发送*******PASSWORD(密钥)·本人身份认证·网上交易的加密和认证·保证文件不被篡改的电子签名·电子邮件加密(PGP: Pretty Good Privacy密码学在信息安全中的地位。

密码学第1章

第1章古典密码 1.2.3 代换密码
26个英文字母和Z26的元素之间可以建立一个一一对应关系，于是Z26上的任一个置换也就对应了26个英文字母表上的一个置换。因此可以借助Z26上的置换来改变英文字符的原有位置，以达到加密的目的，Z26上的置换看成了加密所需的密钥。这样可以将加密和解密过程直接看做是对英文字母表进行了置换变换。
第1章古典密码定义1.2.1 移位密码体制令M=C=K=Z26。对任意的
key∈Z26，x∈M，y∈C，定义 ekey(x)=(x+key) mod26 dkey(y)=(y-key) mod26 在使用移位密码体制对英文符号进行加密之前，首先需要在26个英文字母与Z26中的元素之间建立一一对应关系，然后应用以上密码体制进行相应的加密计算和解密计算。例1.2 设移位密码的密钥为key=7，英文字符与Z26中的元
中，如下表所示：
第1章古典密码
1 1 2 3 4 5 q y a h c
2 w u s k v
3 e i/j d l b
4 r o f z n
5 t p g x m
第1章古典密码在给定了字母排列结果的基础上，每一个字母都会对应一
个数字αβ，其中α是该字母所在行的标号，β是该字母所在列的标号。通过设计的棋盘就可以对英文消息进行加密，如u对应的是22，f对应的是34。
可见，加密方法、解密方法、密钥和消息(明文、密文) 是保密
通信中的几个关键要素，它们构成了相应的密码体制。
第1章古典密码定义1.1.1 密码体制
密码体制的构成包括以下要素： (1) M：明文消息空间，表示所有可能的明文组成的有限集。 (2) C：密文消息空间，表示所有可能的密文组成的有限集。 (3) K：密钥空间，表示所有可能的密钥组成的有限集。 (4) E：加密算法集合。 (5) D：解密算法集合。

密码学的基本知识

密码学的基本知识密码学的基本知识密码学是研究信息安全技术的一门学科，主要研究如何利用密码学算法保护信息的机密性、完整性和可用性。

密码学的基本知识包括密码学的概念、密码学的分类、密码学的应用和密码学的发展历程。

一、密码学的概念密码学是指研究保护信息安全的学科，在信息处理和传输过程中，利用各种密码学算法保护信息机密性、完整性和可用性的一门学科。

密码学在保障信息安全、维护国家和个人利益、防止信息泄露和被黑客攻击等方面起着重要的作用。

二、密码学的分类根据密码学的研究对象和研究内容不同，可以将密码学分为三类。

分别是：（1）传统密码学传统密码学即基于数学和机械原理的密码学，比如凯撒密码、替换密码、移位密码、仿射密码等。

这类密码学算法的加密过程简单、易于操作，但是密文易被破解，不适用于保护重要的信息。

（2）现代密码学现代密码学又可以分为对称密码和非对称密码。

对称密码即加密和解密使用相同密钥的密码学算法，包括DES、AES、RC5等；非对称密码即加密和解密使用不同密钥的密码学算法，包括RSA算法、ECC算法等。

现代密码学算法的加密过程复杂、密钥长度较长、攻击难度较大，适用于保护重要的信息。

（3）量子密码学量子密码学是指利用量子物理原理保护信息安全的密码学，在传输过程中实现信息加密和解密。

这类密码学算法通过利用量子计算机的特性，解决了传统密码学算法中存在的问题，提供了更高的安全性。

三、密码学的应用密码学的应用广泛，涉及到军事、政治、商业、金融、电子商务、网络安全等领域。

其中常见的应用包括：（1）网络安全在现代社会中，网络安全是一个非常重要的问题。

密码学能够在网络传输过程中，对数据进行安全加密和解密。

这使得数据的机密性和完整性得到保障，从而避免了网络攻击和窃取数据的风险。

（2）金融安全密码学在金融行业中的应用非常广泛，比如银行卡、电子支付、网络支付等。

密码学算法能够对这些交易过程进行安全加密，从而保护用户的支付信息和个人隐私。

密码学知识点总结

密码学知识点总结密码学是研究如何保护信息安全的一门学科，它包括了密码学的基本概念、密码算法、密码协议和密码分析等知识点。

以下是密码学的一些知识点总结：1. 密码学的基本概念：- 明文和密文：明文是未经加密的原始信息，密文是经过密码算法加密后的信息。

- 加密和解密：加密是将明文转换为密文的过程，解密是将密文转换为明文的过程。

- 密钥：密钥是用于加密和解密的算法参数。

- 对称加密和非对称加密：对称加密使用相同的密钥加密和解密数据，非对称加密使用不同的密钥。

2. 对称密钥算法：- DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，使用56位密钥。

- AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，使用128、192或256位密钥。

- Rijndael算法：AES算法的前身，支持更多的密钥长度。

3. 非对称密钥算法：- RSA：Rivest, Shamir和Adleman发明的算法，广泛用于密钥交换和数字签名。

- Diffie-Hellman密钥交换：用于在不安全的通信渠道上安全地交换密钥。

- 椭圆曲线密码术（ECC）：基于椭圆曲线数学的一种非对称加密算法。

4. 哈希函数：- 哈希函数将任意长度的输入数据转换为固定长度的输出，输出值称为哈希值或摘要。

- 常见的哈希函数有SHA-1、SHA-256、MD5等。

- 哈希函数具有唯一性、不可逆性和抗碰撞性等特性。

5. 数字签名：- 数字签名用于确保数据的完整性、认证发送者和抗抵赖性。

- 数字签名使用发送者的私钥生成，验证时使用发送者的公钥。

- 常用的数字签名算法有RSA和DSA。

6. 密码协议：- SSL/TLS协议：用于在网络上建立安全通信的协议。

- IPsec协议：用于保护IP数据包的协议。

- Kerberos认证协议：用于网络认证的协议。

7. 密码分析：- 密码分析旨在破解密码系统，通常通过暴力破解、频率分析和差分攻击等方法。

密码学基础

32 56 128 168
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
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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。
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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。
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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。

密码学的科学理论和应用

密码学的科学理论和应用密码学是一门涉及信息安全的学科，其目的是保障信息的机密性、完整性和可用性，并保证信息的传输或存储过程中不被非法破解或篡改。

在今天的大量的网上交流和数字化信息处理的背景下，密码学越来越具有积极的意义。

因此，在本文中，我们将从科学理论和应用两个方面，来探讨密码学的重要意义以及其发展现状。

第一部分：科学理论1.密码学的基础密码学的基础是数学，其包括数学的概率论、离散数学、组合数学、信息论等重要的概念。

其中信息论是密码学的重要组成部分，其中包括熵、信息熵、噪声等知识，熵是指一个随机事件发生的不确定性，通常使用比特来作为衡量单位。

而对于密码学来说，信息的量越大，熵就越强。

2.数字签名和加密算法在密码学中，数字签名和加密算法是两个非常重要的概念。

数字签名是指对于一个信息或者文件进行数字签名，使其在传输或者存储过程中不被篡改和窃取，通常使用私钥进行操作。

加密算法是指对于信息进行加密，并且使用密钥进行解密，保证信息的安全性。

具体的算法包括对称加密算法和非对称加密算法。

第二部分：应用1.金融和电子商务在金融和电子商务领域，密码学已经被广泛应用。

其中金融领域最主要的应用是使用数字签名和加密算法进行交易的验证和安全保障；而在电子商务领域，密码学主要被用于保证交易信息的机密性和完整性，从而保障消费者的利益。

2.智能交通在智能交通领域，密码学也被广泛应用。

例如在ETC电子不停车收费管理系统中，采用数字签名等技术来保障ETC的信息安全；在车载终端和移动终端等设备中，采用AES等高强度加密算法对数据进行加密，在避免信息被窃取的同时保证了用户的隐私安全。

3.国家安全和军事领域在国家安全和军事领域，密码学发挥着非常重要的作用。

例如在军事通信系统中，数据的保密性对于军队的行动体系完成起着至关重要的作用。

此外，在情报信息和数据的保障方面，密码学也能够发挥着重要的作用。

总结：通过本文的学习，我们可以了解到密码学在今天的信息化时代中已经成为了一项非常重要的学科和技术。

现代密码学第1章：现代密码学概论

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1.密码学基本概念
对明文进行加密操作的人员称为加密员或密码员。密码员对明文进行加密时所采用的一组规则称为加密算法（Encryption）。传送消息的预定对象称为接收者，接收者对密文进行解密时所采用的一组规则称为解密算法（Decryption）。。
9
1.密码学基本概念
加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥控制下进行的，分别称为加密密钥和解密密钥（key ）。传统密码体制所用的加密密钥和解密密钥相同，或实质上等同，即从一个易于得出另一个，称其为单钥或对称密码体制。若加密密钥和解密密钥不相同，从一个难于推出另一个，则称为双钥或非对称密码体制。密钥是密码体制安全保密的关键，它的产生和管理是密码学中的重要研究课题。
《现代密码学》第1章
现代密码学概论
1
本章主要内容

1、密码学基本概念 2、密码体制的分类 3、密码攻击（分析） 4、密码学的起源、发展及实例 5、密码学的现状和发展趋势
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1.密码学基本概念
当今社会已经进入信息时代，密码是与信息相关的。信息：指语言、文字、数据、图象、符号等，它使人们了解社会上的各种现象、变化以及相互关系等。信息的传递或广播，往往需要除合法的授权者外，不让其他任何人知道，这就引发了所谓的秘密通信。秘密通信的手段基本上可分为两类： •信道保护（传递信息的载体称为信道）：如信使传递、密写、缩微摄影、专线电话、突发式通信等； •密码保护：如电报加密、传真加密、语音加密、图象加密，计算机数据加密等。信道保护纯属技术问题，它有较大的局限性。如派信使传送信息速度太慢，专线电话也难以防止窃听。密码保护属于理论与技术相结合，是当今最常用的、也最重要的秘密通信手段。

第二讲：密码学基础

▪ 词频分析法
9世纪的科学家阿尔·金迪在《关于破译加密信息的手稿》
“如果我们知道一条加密信息所使用的语言，那么破译这条加密信息的方法就是找出同样的语言写的一篇其他文章，大约一页纸长，然后我们计算其中每个字母的出现频率。我们将频率最高的字母标为1号，频率排第2的标为2号，第三标为3号，依次类推，直到数完样品文章中所有字母。然后我们观察需要破译的密文，同样分类出所有的字母，找出频率最高的字母，并全部用样本文章中最高频率的字母替换。第二高频的字母用样本中2号代替，第三则用3号替换，直到密文中所有字母均已被样本中的字母替换。”
2020/3/10
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保密系统模型
非法接入者
搭线信道（主动攻击）
C’
搭线信道
m‘
（被动攻击）
密码分析员
m
信源 M
c 加E密k器1 (m)
m
m 解密D器k2 (c)
接收者
k1
密钥源 K1
密钥信道
k2
密钥源 K2
2020/3/10
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保密系统应当满足的要求
系统即使达不到理论上是不可破的，即
pr{m’=m}=0，也应当为实际上不可破的。就
如果列读的顺序再变一下，352146得密文
பைடு நூலகம்
“mtohmoerCmreowoo”
很容易破解
多轮简单分栏变换加密技术
▪ 简单分栏变换加密变换多次，从而增加复杂性
明文“Comehometomorrow”
第一列第二列第三列第四列第五列第六列
C
o
m
e
h
o
m
e
t
o
m
o

第02章-密码学的基本概念与信息理论基础只是分享

Text in here
密码编码学主要研究对信息进行变换，以保护信息在传递过程中不被敌方窃取、解读和利用的方法，而密码分析学则与密码编码学相反，它主要研究如何分析和破译密码。这两者之间既相互对立又相互促进。
沈阳航空航天大学
密码学的发展历程
➢密码学产生于公元前400多年。 ➢《破译者》指出“人类使用密码的历史几
乎与使用文字的时间一样长”。
烽火
兵符
江湖
沈阳航空航天大学
三个阶段
密码学的发展
经历了三个阶段
古代加密方法
古典密码
近代密码
沈阳航空航天大学
古代加密方法（手工阶段）
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源于应用的无穷需求是推动技术发明和进步的直接动力
2
存于石刻或史书中的记载表明，许多古代文明，包括埃及人
、希伯来人、亚述人都在实践中逐步发明了密码系统
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从某种意义上说，战争是科学技术进步的催化剂
4
人类自从有了战争，就面临着通信安全的需求，密码技术源远
流长
沈阳航空航天大学
1
2
古代加密方法举例
3
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什么是密码学密码学是研究加密解密和信息安全的学科其中包括密码算法密钥管理和数字签名等内容

什么是密码学密码学是研究加密解密和信息安全的学科其中包括密码算法密钥管理和数字签名等内容密码学是研究加密解密和信息安全的学科，它涵盖了密码算法、密钥管理和数字签名等多个领域。

在信息时代，隐私和信息安全是至关重要的，密码学的发展为保障个人隐私和保护敏感信息提供了重要的技术支持。

1. 密码学的基本概念密码学是一门涉及到加密、解密和信息安全的学科。

其基本目标是通过使用密码算法和密钥来确保传输的数据能够在未授权的情况下保持机密性和完整性。

加密是将明文转换为密文，解密则是将密文转换为明文。

密码学的核心任务就是设计和研究这样的算法，以使加密过程坚不可摧，同时确保只有授权人员可以解密。

2. 密码学的发展历程密码学的历史可以追溯到几千年前的古代。

最早的密码学方法主要是通过替换和重排字母来隐藏信息，如凯撒密码等。

随着科技的进步，密码学进入了现代阶段。

在20世纪，随着计算机的普及，密码学开始应用于电子通信和数据保护领域。

近年来，随着量子计算和人工智能的发展，密码学也面临着新的挑战和机遇。

3. 密码算法密码算法是密码学中的重要组成部分，它确定了明文向密文的转换方式。

常见的密码算法包括对称密钥算法和非对称密钥算法。

对称密钥算法使用相同的密钥进行加密和解密，而非对称密钥算法则使用配对的公钥和私钥进行加密和解密。

常见的对称密钥算法有DES、AES 等，而RSA、ECC等则是常见的非对称密钥算法。

4. 密钥管理密钥管理是密码学中至关重要的环节，它涉及到密钥的生成、分发、存储和撤销等操作。

密钥的选取和安全性直接影响到密码算法的安全性。

密钥应该足够复杂，以增加破解的难度，同时需要确保密钥的安全性，防止密钥被非法获取或篡改。

密钥管理还包括密钥的更新和定期更改，以应对不断进化的安全威胁。

5. 数字签名数字签名是密码学的又一重要应用，它用于验证和保证信息的完整性和真实性。

数字签名包括生成签名、验证签名和签名的存储与分发等过程。

生成签名时，发送方使用私钥对消息进行加密，以确保只有私钥持有人能够生成签名。