密码学复习

16
LFSR的周期
通过本原多项式设计反馈函数
去掉本原多项式中的最高次数项系数1 以剩余各项的次数作为编号，将移位寄存器中 相应编号在本原多项式中系数为1的寄存器的 内容取出进行异或，获得反馈值，最终输入到 反馈移位寄存器中 移位寄存器中的寄存器从右向左编号，最靠近 输出端的寄存器编号1，对应本原多项式的0次 项
明文M
4
算法与密钥
算法：用于加密和解密的数学函数。 密钥：一串适当长度的字符串或数字串， 可以控制加密和解密的过程。 密钥空间：密钥的取值范围。
C=E（M） M=D（C）
信道 明文M 信源 加密密钥 解密密钥 加 密 密文C 密文C 解 密 明文M 信宿
5
对称算法（传统算法）：
加密密钥与解密密钥相同 分组算法 序列密码
0
1
1
0
1010 1101 0110
0
25
LFSR
举例
1111 0111 1011 0101 → → → → → → → → 1 1 1 1 0 1 0 1
0
0
1
1
1010 1101 0110 0011
1
26
LFSR
举例
1111 0111 1011 0101 → → → → → → → → → 1 1 1 1 0 1 0 1 1
计算机安全保密
期末复习
武汉大学 计算机学院
信息系统安全的概念
① 信息系统的安全包括系统的设备安全、信息安全、 信息系统的安全包括系统的设备安全、信息安全、 内容安全和行为安全四个方面。 内容安全和行为安全四个方面
信息系统安全＝设备安全＋信息安全＋内容安全＋ 信息系统安全＝设备安全＋信息安全＋内容安全＋行为安全
1111 13 14 15 9 0 7 5 3 8 10 5 0 0 6 13
0000
41
对称密码应用
工作模式 短块处理 安全性
42
解释信息安全的含义。 ① 解释信息安全的含义。
密码的基本思想是什么？ ② 密码的基本思想是什么？
③密码体制分哪些类型？各有什么优缺点？ 密码体制分哪些类型？各有什么优缺点？
10
代数密码： 代数密码：
① Vernam密码 密码
明文、密文、密钥都表示为二进制位： 明文、密文、密钥都表示为二进制位：
M=m1,m2,… ,mn K =k1,k2,… ,kn C =c1,c2,… ,cn ② 加密 ： c1= mi⊕ ki ,i=1,2,… ,n ⊕ 解密 ： m1= ci⊕ ki ,i=1,2,… ,n ⊕ 因为加解密算法是模2加 所以称为代数密码。 ③因为加解密算法是模 加，所以称为代数密码。 对合运算： 加运算是对合运算。 ④对合运算：f=f-1，模 2加运算是对合运算。
1
30
LFSR
举例
1111 0111 1011 0101 → → → → → → → → → → → → → 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0
1
0
0
0
1010 1101 0110 0011 1001 0100 0010 0001
1
1000
31
LFSR
举例
1111 0111 1011 0101 → → → → → → → → → → → → → → 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0
S1
0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 14 4 13 1 2 15 0 15 7 4 14 2 4 1 14 8 13 6 15 12 8 2 4 9 6 7 8 9 10 11 8 3 10 6 13 1 10 6 12 2 11 15 12 9 1 7 5 11 3 11 12 11 7 14 12 5 9 3 10 13 14 15 9 0 7 5 3 8 10 5 0 0 6 13
1
0
0
1
1010 1101 0110 0011 1001
0
27
LFSR
举例
1111 0111 1011 0101 → → → → → → → → → → 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0
0
1
0
0
1010 1101 0110 0011 1001 0100
0
28
LFSR
举例
1111 0111 1011 0101 → → → → → → → → → → → 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0
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熵
概念
信息量：将消息中所有可能的含义编码 所需要的最少比特数 熵（entropy） 形式化地衡量一条消息M中的信息量，记 为H(M)
9
密码学的一些结论： 密码学的一些结论：
公开设计原则：密码的安全只依赖于密钥的保密， ① 公开设计原则：密码的安全只依赖于密钥的保密，不依 赖于算法的保密； 赖于算法的保密； ② 理论上绝对安全的密码是存在的：一次一密； 理论上绝对安全的密码是存在的：一次一密； 理论上，任何实用的密码都是可破的； ③ 理论上，任何实用的密码都是可破的； 我们追求的是计算上的安全。 ④ 我们追求的是计算上的安全。 ⑤计算上的安全：使用可利用的计算资源不能破译。 计算上的安全：使用可利用的计算资源不能破译。
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LFSR
举例
4位，b0和b3参与反馈
b3 b2 b1 b0
18
LFSR
举例
1111 → 1
1
1
1
1
0
19
LFSR
举例
1111 0111 → → 1 1
0
1
1
1
1
20
LFSR
举例
1111 0111 1011 → → → 1 1 1
1
0
1
10Leabharlann 21LFSR举例
1111 0111 1011 0101 → → → → 1 1 1 1
0
0
1
0
1010 1101 0110 0011 1001 0100 0010
0
29
LFSR
举例
1111 0111 1011 0101 1010 → → → → → → → → → → → → 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1
0
0
0
1
1101 0110 0011 1001 0100 0010 0001
LFSR
举例
1111 0111 1011 0101 1010 1101 0110 → → → → → → → → → → → → → → → 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 35
周期为15
0011 1001 0100 0010 0001 1000 1100 1110 1111
40
选择替换S（ 盒 选择替换 （S盒）
10 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 14 4 13 1 2 15 0 15 7 4 14 2 4 1 14 8 13 6 15 12 8 2 4 9
111110
6 7 8 9 10 11 8 3 10 6 13 1 10 6 12 2 11 15 12 9 1 7 5 11 3 11 12 11 7 14 12 5 9 3 10
公开密钥算法（非对称算法）：
加密与解密使用不同的密钥 解密密钥很难由加密密钥计算得到 加密密钥：公开密钥（Public Key） 解密密钥：秘密密钥（Private Key）
6
密码分析
密码学:
密码编码学：研究加密、解密的算法 密码分析学：研究在不知道密钥的情况下，恢 复明文的科学
7
密码分析
①如果能够根据密文系统地确定出明文或密钥， 或者能够根据明文-密文对系统地确定出密 钥，则我们说这个密码是可破译的。 ②一个密码，如果无论密码分析者截获了多少 密文和用什么方法进行攻击都不能被攻破， 则称为是绝对不可破译的。 ③绝对不可破译的密码学在理论上是存在的。
1
1
0
0
1010 1101 0110 0011 1001 0100 0010 0001
1
1000 1100
32
LFSR
举例
1111 0111 1011 0101 → → → → → → → → → → → → → → → 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 33
1
1
1
0
1010 1101 0110 0011 1001 0100 0010 0001
算法实例
DES RC6 IDEA AES
38
DES
Data Encryption Standard IBM 1976.11 , ANSI (American National Standard Institute) KeyLength：56bits BlockLength：64bits
39
选择替换S（S盒） 选择替换 （ 盒
② 中文词安全 Security + Safety 中文词安全 安全＝Security
中文安全的含义等于英文Security 的含义加上 的含义加上Safety 中文安全的含义等于英文 的含义。 的含义。 Security是指阻止人为的对安全的危害。 是指阻止人为的对安全的危害。 是指阻止人为的对安全的危害 Safety是指阻止非人为的对安全的危害。 是指阻止非人为的对安全的危害。 是指阻止非人为的对安全的危害
1
1000 1100 1110
LFSR
举例
1111 0111 1011 0101 → → → → → → → → → → → → → → → 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 34
1
1
1