chapt5公钥密码10431

相同或计算可行
加密密钥
解密密钥
计算上不可行
公钥k’
私钥k”
计算可行
上述便是所谓公钥密码体制(PKC)的思想。
PKC体制的思想虽然在1976年产生，但当时未能给出 具体实现的任何算法。
1978年中，相继便有 基于大整数分解问题的RSA体制 基于背包问题的Merkle-Hellman体制 基于编码理论的McEliece体制
密码学
第5章 公钥密码
第17讲 PKC概述
本讲内容
一、两个问题 二、PKC构想的产生 三、解决两个问题 四、PKC的公钥分配 五、单向陷门函数
一、两个问题
一般通信模型：
第三方C（窃听或截取）
发方A
x 加密器
y 解密器
公共信道（电话线，网络等）
x 收方B
k 密钥源
安全信道
问题I：安全信道如何建立？
在商业和金融业的大多数场合，信息来源的可靠性及 其本身的完整性可能比它的机密性更为重要。那么，如何保 证信息来源的可靠性与信息本身的完整性呢？
传统的商业习惯做法是： (手写)签名，(加盖)印章，商用名片，熟人熟事等
—作为必要场合下的鉴别依据
随着计算机网络的大面积实施，人类日益向电子贸易迈 进，前述方法显然不再合乎时宜。
PKI：利用公钥密码理论和技术建立的提供安全服务的 基础设施。下面只说明在PKI中公钥分配。
签证机关(CA) 人们成立一个使用某PKC体制的证书签发
中心(公众信任机关)。
公布
CA
证书A
申请
用户A
IC( k "A)
k 'A 和IDA
公共服务器
公钥的分配问题
很明显，公钥密码的关键就是公钥是公开的，但公开的 同时也必须注意防范恶意的冒名欺骗。其实，公钥的分配问 题竟是公钥密码的主要问题。分配公开密钥的技术方案有多 种。几乎所有这些方案都可以归为下列几类：
①公开宣布 ②公开可以得到的目录 ③公开密钥授权机构 ④公开密钥证书
五、单向陷门函数
单向函数
x
对一切x，在计算上可行
对几乎所有的y，在计算上不可行 y
单向陷门函数
对一切x，在计算上可行
x
知陷门，对一切y，在计算上可行
y
不知陷门，对几乎所有的y，在计算上不可行
一个PKC体制的基础是单向陷门函数，人们设计一个 PKC体制的思想往往是：首先从各种各样的数学背景中找 出单向函数，再对单向函数设法制造一个陷门。
用随机产生的数据作为对称密码体制的密钥K将通信 数据加密，
用接收者的公钥K’将上述随机密钥加密(这个加密的 结果称为数字信封)，
将数字信封和密态数据一起传送给接收者，
接收者先用他的私钥K”解密数字信封，得到随机密钥 后再用其还原通信数据。
数字信封
密文C
公共服务器
k B
kˆ ekB (k)
必要时，可以由第三方鉴定和裁决。
数字签名
当一个PKC体制满足：
"ek (dk ( X )) X , X "
时，可以用它来建立电子的“信物-鉴定”机制(称为数字签名)。
数字签名
明文M
S dk'A (M ) 公共信道
公共服务器
k A
M ' ek'A (S)
明文M
签名算法
验证签名算法
问题II：电子手段如何代替上述传统的“信物-鉴别”机 制呢？
二、PKC构想的产生
1976年，W.Diffe与M.E.Hellman发表了题为“New Direction in Cryptography” 的著名文章，提出下面的构想：
在传统的密码体制中，加解密算法使用同一个密钥、而且
必须完全保密；是否可以构造一个密码体制：
公共信道
M dkB (C)
用户B
因为PKC体制一般都具有较大的计算规模，从而需 要很大的时间和空间代价，故上述将PKC体制直接用于 秘密通信的思想虽然可行，但实际上往往并不可取。
数字信封
人们还是使用某种传统密码体制进行通信，却按上述 秘密通信的原理，使用一种PKC体制来建立传送通信密钥 K的“安全信道”：
等著名PKC体制问世。 1985年出现了著名的基于离散对数问题的ElGamal体
制。 1986年又提出了今天比较看好的基于椭圆曲线上离散
对数问题的椭圆曲线公钥密码体制。
三、解决两个问题
1. 解决问题I的方法——用PKC体制建立“安全信道”： 用户A与用户B的秘密通信
k B
用户A
公共服务器
C ekB (M )
明文M 私钥 k"A
用户A
用户B
签名过程：A方按下列图示进行签名
消息M Hash函数h
消息摘要 MD
(固定长度)
d kA
A对M的签名D
数字信封 数字签名
操作模式 Dk” (Ek’(x))=x Ek’(Dk”(x))=x
作用 保密 认证
四、PKC的公钥分配
公钥密码体制的实施是一项比较复杂的工程。这一工程 的体系结构被称为公钥基础设施（简称PKI）。

小结
相同或计算可行
加密密钥
解密密钥
计算上不可行
公钥k’
私钥k”
计算可行
Dk” (Ek’(x))=x Ek’(Dk”(x))=x
保密 认证
私钥k”即单向陷门
公共信道
对称钥加密算法
k dkB (kˆ)
密文C
对称钥解密算法
明文M 会话密钥k
明文M
噪声源
用户A
用户B
2. 解决问题II的方法——用PKC体制建立电子 “信物-鉴定”机制：
传统签名
特点：(设A方给B方签名) A方不可抵赖或否认； 消息与签名匹配，其它方(包括B方)不能对消
息与签名之一进行篡改或伪造；