密码学基础知识
密码基础知识
密码基础知识【原创版】目录一、密码的定义与作用二、密码的分类三、密码的安全性四、密码的破解方法五、如何设置安全的密码正文一、密码的定义与作用密码，是指在计算机或网络系统中，为了确保信息安全，采用特定的字符或符号组合，用于验证用户身份或访问权限的一种方式。
密码的作用主要在于保护个人隐私和信息安全，防止未经授权的人访问我们的账户和信息。
二、密码的分类密码可以根据其复杂性和安全性，分为以下几类：1.弱密码：如单纯的数字、字母或特殊符号，很容易被破解。
2.中等密码：由数字、字母和特殊符号组合而成，破解难度适中。
3.强密码：包含大写字母、小写字母、数字和特殊符号，且长度较长，破解难度较大。
三、密码的安全性密码的安全性主要取决于其长度、字符种类和组合方式。
一般来说，长度越长、字符种类越多、组合方式越复杂，密码的安全性就越高。
反之，如果密码过于简单，很容易被破解，从而导致信息泄露或财产损失。
四、密码的破解方法密码的破解方法主要有以下几种：1.穷举法：通过尝试所有可能的组合，逐步排除，直到找到正确的密码。
2.暴力破解法：利用计算机的高速计算能力，尝试所有可能的组合，直到找到正确的密码。
3.字典攻击法：通过查阅字典，尝试用常见的密码组合进行破解。
4.社会工程学攻击法：利用人性的弱点，通过欺骗、伪装等方式获取密码。
五、如何设置安全的密码为了确保密码的安全性，我们可以从以下几个方面入手：1.增加密码长度：尽量设置 8 位以上的密码，以提高破解难度。
2.使用多种字符：在密码中加入大写字母、小写字母、数字和特殊符号，增加组合方式。
3.无规律组合：避免使用常见的密码组合，如生日、电话号码等。
4.定期更换密码：每隔一段时间更换一次密码，防止密码被长期破解。
密码基础知识
密码基础知识密码学是一门研究如何保护信息安全，实现信息隐蔽与伪装的学科。
它涉及到许多基础知识，以下是一些主要的概念：密码学基本概念：密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学，主要目的是保护信息的机密性、完整性和可用性。
它包括密码编码学和密码分析学两个分支。
加密算法：加密算法是用于将明文（可读的信息）转换为密文（不可读的信息）的一种数学函数或程序。
常见的加密算法包括对称加密算法（如AES）和非对称加密算法（如RSA）。
解密算法：解密算法是用于将密文转换回明文的一种数学函数或程序。
它通常与加密算法相对应，使用相同的密钥或不同的密钥（取决于加密算法的类型）来执行解密操作。
密钥：密钥是用于加密和解密信息的秘密参数。
在对称加密中，加密和解密使用相同的密钥；在非对称加密中，加密和解密使用不同的密钥（公钥和私钥）。
密码分析：密码分析是研究如何破译密码的一门科学。
它涉及到对加密算法、密钥和密文的分析，以尝试恢复出原始的明文信息。
密码协议：密码协议是用于在网络环境中实现安全通信的一系列规则和约定。
常见的密码协议包括SSL/TLS（用于保护Web通信）和IPSec（用于保护IP层通信）。
散列函数：散列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数学函数。
在密码学中，散列函数通常用于生成消息的摘要，以确保消息的完整性。
数字签名：数字签名是一种用于验证消息来源和完整性的技术。
它涉及到使用私钥对消息进行加密（或签名），然后使用公钥进行解密（或验证签名）。
我们可以继续深入探讨密码学的一些进阶概念和原理：密码体制分类：对称密码体制：加密和解密使用相同的密钥。
优点是加密速度快，缺点是密钥管理困难。
常见的对称加密算法有DES、AES、IDEA等。
非对称密码体制（公钥密码体制）：加密和解密使用不同的密钥，其中一个密钥（公钥）可以公开，另一个密钥（私钥）必须保密。
优点是密钥管理简单，缺点是加密速度慢。
常见的非对称加密算法有RSA、ECC（椭圆曲线加密）等。
信息安全教学的密码学基础知识
信息安全教学的密码学基础知识信息安全教学是当今社会中的一项重要任务，而密码学作为信息安全的核心技术之一，具备着保护数据和信息的重要功能。
本文将介绍信息安全教学中的密码学基础知识，包括密码学的定义、加密算法的分类、常见加密技术以及密码学在实际应用中的作用等。
一、密码学概述密码学是研究和应用密码算法的科学，它主要涉及保护信息的机密性、完整性和可用性。
在信息安全教学中，密码学被广泛应用于数据加密、身份验证、数字签名以及防止网络攻击等方面。
二、加密算法分类加密算法是密码学中的关键技术，主要分为对称加密算法和非对称加密算法两大类。
1. 对称加密算法对称加密算法也称为共享密钥加密算法，加密和解密过程使用相同的密钥。
常见的对称加密算法有DES、3DES、AES等。
这些算法具有加密速度快、计算量小的特点，常用于保护大量数据的机密性。
2. 非对称加密算法非对称加密算法也称为公钥加密算法，加密和解密过程使用不同的密钥。
常见的非对称加密算法有RSA、DSA等。
这些算法具有密钥管理方便、实现数字签名等特点，常用于保护通信过程中的机密性和身份认证。
三、常见加密技术在信息安全教学中，常见的加密技术包括数据加密、数字签名、数字证书等。
1. 数据加密数据加密是将明文数据转换为密文数据的过程，确保数据在传输过程中不被未授权的人访问。
通过使用对称或非对称加密算法，可以有效地保护数据的机密性。
2. 数字签名数字签名是确保数据完整性和身份认证的一种技术手段。
发送方使用自己的私钥对数据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验证，如果验证通过，则可以确定数据的完整性和发送方的身份。
3. 数字证书数字证书是用于确认用户身份和保证数据传输安全的一种技术手段。
数字证书中包含了用户的身份信息、公钥以及证书颁发机构的数字签名等信息，通过验证数字证书的有效性，可以确保通信双方的身份和加密通信过程的安全性。
四、密码学的应用密码学在实际应用中扮演着重要的角色，它广泛应用于各个领域，如电子商务、互联网金融等。
第2章 密码学基础知识
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。
密码学基础知识
密码学基础知识
• 密码学概述 • 传统的密码学 • 对称密码 • 公钥密码 • 序列密码
• 基本的通讯模型
发方
收方
• 通信的保密模型 通信安全-60年代（COMSEC）
信源编码 信道编码 信道传输 通信协议
发方
敌人
收方
信源编码 信道编码 信道传输 通信协议 密码
信息安全的含义
• 接收者对密文解密所采用的一组规则称为解密算法 (Decryption Algorithm).
密钥
密钥
密文
明文 加密算法
解密算法
明文
加解密过程示意图
• 加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥的 控制下进行的,分别称为加密密钥(Encryption Key) 和解密密钥(Decryption Key).
20 17 4 2 8 15 22 25 19
相应的密文串将是:
VPXZGIAXIVWPUBTTMJPWIZITWZT
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。
➢ 流密码 每次对一位或一字节加密 手机 One-time padding,Vigenére,Vernam
密码算法分类-v
• 公开密钥密码: ➢ 大部分是分组密码，只有概率密码体制属于
流密码 每次对一块数据加密 数字签名,身份认证 RSA,ECC,ElGamal 加密解密速度慢
密码学的起源和发展-i
A BC D EF GH I
J. K. .L M. N. .O P. Q. .R
.
S: T: :U V: W: :X Y: Z: :.
古典实例
• 双轨密码：1861~1865年 例：明文：Discrete and System 密文：Dsrtadytm Iceensse 加密方法： D s r t a d y t m iceensse
密码学入门基础知识
密码学入门基础知识
密码学是一门涉及信息保密和安全的学科。
它的目标是通过使用
各种密码技术来确保数据传输和存储的机密性、完整性和可用性。
密码学的基础是对称密码和非对称密码。
对称密码指的是发送和
接收方使用相同的密钥来加密和解密信息。
这种密码技术简单、高效，但密钥的分发和管理是一个挑战。
非对称密码则使用一对密钥，公钥
和私钥。
公钥用于加密信息，私钥用于解密信息。
这种方法更安全，
但加密和解密过程可能较慢。
另外，密码学还涉及到哈希函数。
哈希函数将任意长度的数据映
射为固定长度的输出值，称为哈希值。
它被广泛用于验证数据的完整
性和数字签名。
密码学也包括诸如数字证书、数字签名和安全协议等领域。
数字
证书用于验证实体的身份和建立安全连接。
数字签名用于验证数据的
来源和完整性。
安全协议是指用于保护通信过程中的各种协议，例如SSL/TLS协议。
密码学的应用非常广泛。
它被用于保护互联网上的信息传输，例
如电子邮件、网上支付和在线购物。
在银行和金融机构中，密码学被
用于保护账户和交易信息。
还有许多其他领域，如军事通信、医疗保
密和智能卡系统，都需要密码学的支持。
总而言之，密码学是一门关乎信息安全的学科，它通过各种密码
技术来保护数据的机密性和完整性。
了解密码学的基础知识对于个人
和组织来说都非常重要，以保护他们的私密信息免受未经授权的访问。
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。
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实际安全
实际安全性又称为计算上的安全性。 计算安全性：涉及攻破密码体制所做的 计算上的努力。 可证明安全性：安全性归结为某个经过 深入研究的数学难题。
实际安全性
主要考虑： 计算能力（基本运算次数、存储量） 破译算法的有效性
算法：求解某一问题的、一步一步地执行 的计算过程。
计算复杂性
密码学 基础知识
夫学须静也，才须学也， 非学无以广才，非志无以成 学。
—— 诸葛亮
概述
密码学 密码编码学 整性 抗抵赖
密码学文献的发展历程： 1918年，Friedman《重合指数及其在密 码学中的应用》。 1918年，Heberm的转轮机 1949年，Shannon《保密系统的通信理 论》 1967年，Kahn《破译者》 1971年，Feistel的Lucifer
1975年，Diffie & Hellman提出公开密钥 密码学，《密码学的新方向》 1977年，DES成为联邦信息处理标准 1978年，MIT的RSA算法。 1985年，ElGamal体制（离散对数）； Koblitz & Miller 提出椭圆曲线密码学 •1995年，Hoffstein，Pipher，Siverman 发明NTRU密码
一个完全保密的密码系统必须是一个理 想保密的密码系统，但是一个理想保密 的密码系统不一定是一个完全保密的密 码系统。
实际安全
现代方法 有条件安全性 基于复杂性理论的密码学 复杂性理论密码学：用复杂性理论的观 点和方法研究密码系统模型的建立、密 码的安全性分析及破译等。假定密码分 析者的计算资源是有限的，受到限制
密码学之前，信息安全的保护主要是通 过物理和行政手段实现的。
密码学最早多用于外交情报和军事领域。
现代密码学家通常是理论数学家。
第一阶段： 手工计算 第二阶段： 机械和电动机械 第三阶段： 电子和计算机
内容
1. 2. 3. 4. 5.
保密与保密系统 古典密码技术 密码体制 密码分析 加密方式
英文 R=logL=log26=4.7位/字母 Thomas Cover采用随机估算技术得到的 信息率为1.3位/字符。 自然语言具有高冗余度。D=R-r=3.4位/ 字母。英语语言是75%冗余。Huffman 一条ASCII消息，每字节消息含有与英语 相等的1.3位的消息，她的冗余信息为6.7 位，相当于每位ASCII文本有0.84位冗余
一、保密与保密系统
保密学：研究信息系统安全保密的科学。
1.保密系统模型图
一个密码体制由五元组（P，C，K，E，D） 构成。
Symmetric Cipher Model
Basic Terminology
plaintext - the original message ciphertext - the coded message cipher - algorithm for transforming plaintext to ciphertext key - info used in cipher known only to sender/receiver encipher (encrypt) - converting plaintext to ciphertext decipher (decrypt) - recovering ciphertext from plaintext cryptography - study of encryption principles/methods cryptanalysis (codebreaking) - the study of principles/ methods of deciphering ciphertext without knowing key cryptology - the field of both cryptography and cryptanalysis
在19世纪对军事密码体制提出六项准则： 密码体制即便不是在理论上不可破，也 应该是实际上不可破的。 体制的泄露不应该给通信者带来麻烦。 ……
3.保密系统的通信理论
明文 密码系统的熵 惟一解距离UD
Plaintext明文
Entropy:一条信息的信息量通过熵来度量。 是对信息或不确定性的数学度量，通过 概率分布的函数来计算。 语言信息率：r=H(M)/N N相当大时， 标准英语的语言信息率在1.0-1.5/字母之 间。 语言绝对信息率：假定每一个字符串是 等可能的，对每个字母编码的最大位数。
UD
定义为使得伪密钥的期望值等于零的n的 值。 当密文字符大于UD时，这种密码就存在 一个解，而当密文字符小于UD时，就会 出现多个可能的解。 它利用信息论描述了被截获的密文量和 成功攻击的可能性之间的关系。
UD
Shannon指出：惟一解距离可以保证当 其太小时，密码系统是不安全的，但并 不保证当其较大时，密码系统就是安全 的。惟一解距离不是对密码分析需要多 少密文的度量，而是对存在唯一合理的 密码分析所需密文数量的指标。 惟一解距离与冗余度成反比，当冗余度 接近于零时，一个普通的密码系统也可 能是不可破的。
number of keys used
way in which plaintext is processed
“Purple‖紫码
1941.12.7日本偷袭珍珠港 1942.1美成功破译JN-25 1942.4美轰炸日东京、神户等 1942.5.7-8巴布亚新几内亚的莫尔兹比港 Port Moresby（印尼） 1942中途岛之战 4.18“山本五十六”飞机降落时被击落
惟一解距离UD
在给定足够的计算时间下，分析者能唯 一计算出密钥所需密文的平均值。 惟一解距离Unicity Distance[码量]：使一 个具有无限计算能力的攻击者能够恢复 惟一的加密密钥所需要的最小密文量 （字符数）。在达到惟一解距离时，密 钥暧昧度趋近于零。 临界值 S=H(K)/[log e-H(m)] 称为UD。
UD
一般而言，惟一解距离越长，密码系统 越好。无穷大时为理想保密。
密码分析
利用自然语言的冗余度来减少可能的明 文数目。 语言的冗余度越大，它就越容易被攻击。 最重要也是最基本的特征：单个字母出 现的频率。 一个好的加密算法是一种混合变换，它 将有意义的小区域中的有意义的消息相 当均匀地分布到在整个消息空间中。
4.密码系统的安全性
是密码学研究的一个重要课题 有两种定义“安全性”的方法： 基于信息论的方法（经典方法） 基于计算复杂性理论的方法（现代方法）
基于信息论的方法：用密文中是否 蕴含明文的信息作为标准。 基于计算复杂性理论的方法：是考 虑信息是否能有效地被提取出来。
现代密码学的基础
传统的密码学和公钥密码学的基础是 信息论和计算复杂性理论 信息理论密码学 计算复杂性理论密码学
信息论告诉我们，所有的密码算法 （OTP除外）都能被破译。 复杂性理论告诉我们，何时能被破译。
信息理论密码学
Shannon用不确定性和惟一解距离 度量了密码系统（体制）的安全性。
密码系统的安全性：
理论保密：完全保密 理想保密 实际保密：计算安全 （可证明安全性）
理论安全
自然语言的高冗余度为密码分析提供了 一个重要工具。 它最重要也是最基本的特征：单个字母 出现的频率。
密码系统的熵
由密钥空间大小来衡量 H(K)=log K 一般来说，熵越大，破译它越困难。
密钥：尽量使密钥源为无记忆均匀分布源。
密文的统计特征由明文和密钥的统计特 征完全决定。
收到的密文越长，分析者找到密钥或明 文的可能性越大，为确信分析者可找到 唯一的密钥，理论上S至少将要多长。
经典方法 无条件安全性 基于信息论的密码学 信息理论密码学：用信息论的观点和方 法研究密码系统模型的建立、密码的安 全性及破译等，它所研究的安全性准则， 假定密码分析者的计算资源，不受限制
完全保密
理论上不可破译的密码体制。必要条件： 明文数、密钥数和密文数都相等的密码 体制，将每个明文变换成每个密文都恰 好有一个密钥，所有的密钥都是等可能 的。 Shannon从理论上证明：仅当可能的密 钥数目至少与可能的消息数目一样多时， 完全保密才是有可能的。
can characterize by:
type of encryption operations used
substitution / transposition / product single-key or private / two-key or public block / stream
完全保密
仅有一次一密（OTP）乱码本的密码系 统可获得完全保密。 One-Time Pad在要求无条件安全的军事 和外交环境中有着很重要的作用。
完全保密： （完善的或无条件的保密系统） 给定密文y，明文为x的后验概率等于明 文x的先验概率
理想保密
理论上不可译的，它的惟一解距离UD趋 向于无穷大的密码体制。 意味着语言的多余度趋向于零。当然消 除语言中的全部多余度事实上不可能。 它是不实用的，但它揭示我们设计密码 体制（算法）时，应尽量缩小多余度。 明文信息加密前先进行信源编码。
代替密码
单表代替密码 多名码代替密码 多字母代替密码 多表代替密码