网络与信息安讲义全--密码学基础
信息安全与密码学基础知识
信息安全与密码学基础知识在当今数字化时代，信息安全变得愈发重要。
无论是个人隐私还是公司商业机密，都需要得到保护以防止被非法获取。
在保护信息安全的领域中，密码学是一项关键的技术。
密码学是研究如何隐藏信息和验证身份的学科。
它可以追溯到古代，但是在现代科技的发展下，其应用变得更加广泛和复杂。
密码学的基础知识包括对称密码和非对称密码。
对称密码是最早应用于信息安全的方法之一。
它使用相同的密钥对信息进行加密和解密。
发送方将信息使用密钥加密，接收方使用相同的密钥解密。
这种方法的优点是简单和高效，但缺点是密钥的安全性容易被破解。
为了解决对称密码的安全性问题，非对称密码被引入。
非对称密码使用一对密钥：公钥和私钥。
公钥用于加密信息，私钥用于解密信息。
发送方通过接收方的公钥加密信息，只有拥有私钥的接收方才能解密信息。
这种方法的优点是密钥的安全性更高，缺点是加密和解密的过程比对称密码慢。
除了对称密码和非对称密码，哈希函数也是信息安全中常见的工具。
哈希函数将输入数据（例如一串文字）转换为一串固定长度的输出，这个输出称为哈希值。
通过对比哈希值，我们可以验证数据的完整性和一致性。
哈希函数的一个重要特点是，不同的输入会产生不同的哈希值，即使输入只有微小的变化。
这使得哈希函数在密码存储和数字签名等方面得到广泛应用。
在信息安全中，一些关键的概念需要被注意。
其中之一是身份验证。
身份验证是确认一个实体真实性的过程。
常见的身份验证方式包括用户名和密码、生物特征识别等。
另一个重要的概念是访问控制。
访问控制是控制和管理谁可以访问特定信息的过程。
在访问控制中，授权和身份验证是两个关键步骤。
信息安全与密码学还涉及到一些攻击和防御的概念。
黑客是指试图未经授权地获取或破坏信息系统的人。
黑客可以使用各种技术和方法，例如密码破解、网络钓鱼、恶意软件等。
为了保护信息安全，防御措施也越来越多样化和复杂化。
例如，防火墙可以帮助阻止未经授权的访问，加密技术可以保护数据传输的机密性，安全漏洞扫描可以检测系统中的弱点。
网络和信息安全第2章 网络信息安全理论基础
系统的保密性不依赖于对加密体制或算法的保 密，而依赖于密钥。这是著名的Kerckhoff原则。
加密和解密算法适用于所有密钥空间中的元素。
系统便于实现和使用。
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8
认证与认证系统
认证系统(Authentication system)
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密码体制分类 双钥体制
双 钥 体 制 或 公 钥 体 制 (Public key system) (Diffie和Hellman,1976)
每个用户都有一对选定的密钥(公钥k1；私钥k2)， 公开的密钥k1可以像电话号码一样进行注册公布。
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公钥体制的主要特点
加密和解密能力分开
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密码可能经受的攻击
攻击类型
攻击者拥有的资源
惟密文攻击 已知明文攻击 选择明文攻击 选择密文攻击
加密算法 截获的部分密文 加密算法， 截获的部分密文和相应的明文 加密算法 加密黑盒子，可加密任意明文得到相应的密文 加密算法 解密黑盒子，可解密任意密文得到相应的明文
2019/11/122无Fra bibliotek件安全和计算安全
无条件安全
如果算法产生的密文不能给出唯一决定相应明文的 足够信息，无论截获多少密文，花费所少时间都不能解 密密文。
Shannon指出，仅当密钥至少和明文一样长时达到 无条件安全（即一次一密）
计算安全
破译密文的代价超过被加密信息的价值 破译密文所花时间超过信息的有效期
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。
密码学与网络信息安全教程
消息和加密
遵循国际命名标准，加密和解密可以翻译成： 遵循国际命名标准，加密和解密可以翻译成：“Encipher 译成密码） ）（解译密码 （译成密码）”和“（Decipher）（解译密码）”。也可 ）（解译密码） 以这样命名： 以这样命名：“Encrypt（加密）”和“Decrypt（解 （加密） （ 密）”。 消息被称为明文。 消息被称为明文。用某种方法伪装消息以隐藏它的内容的 过程称为加密，加了密的消息称为密文， 过程称为加密，加了密的消息称为密文，而把密文转变为 明文的过程称为解密， 表明了加密和解密的过程。 明文的过程称为解密，图8-1表明了加密和解密的过程。
蠕虫病毒 与一般的计算机病毒不同，它不采用将自身拷 贝附加到其他程序中的方式来复制自己，所以 在病毒中它也算是一个“另类”。 蠕虫病毒的破坏性很强，部分蠕虫病毒不仅可 以在因特网上兴风作浪，局域网也成了它们 “施展身手”的舞台 蠕虫病毒可以潜伏在基于客户机/服务机模式的 局域网的服务机上的软件内，当客户机访问服 务机，并对有毒的软件实施下载后，病毒就神 不知、鬼不觉地从服务机上“拷贝”到客户机 上了。
特洛伊木马 指包含在合法程序中的未授权代码，未授权代码 执行不为用户所知或不希望的功能。或者指任何 看起来象是执行用户希望和需要的功能，但实际 上却执行不为用户所知或不希望功能的程序。总 之，特洛伊木马是做一些超出用户希望，并且是 有害事情的程序。可以说，被计算机病毒感染的 正常程序就是一个包含“特洛伊木马”的程序。
密码学基本概念
密码学是研究加密和解密变换的科学。 一般来说，信息输入源节点未进行任何变 换的文本称为明文， 将明文变换成不能被人们看懂的文本称为 密文。 将明文转换为密文的过程称为加密。
反之．将密文转换为明文的过程称为解密，完成 以上两个变换的算法称为密码体制。 密钥是由该密码体制的用户随机进取，并能唯一 确定明文／密文之间变换的一个（对）随机字符 串．在通常情况下体制本身是难以保密的， 因此,保护信息的过程实际上变成了保护密钥的机 密过程．
信息安全基础知识培训教材
信息安全基础知识培训教材第一章：信息安全概述1.1 信息安全的定义及重要性1.1.1 信息安全的定义1.1.2 信息安全的重要性1.2 信息安全的威胁1.2.1 黑客攻击1.2.2 病毒和恶意软件1.2.3 社交工程1.2.4 数据泄露和盗窃1.3 信息安全法律法规1.3.1 国家相关法律法规1.3.2 个人隐私保护相关法规第二章：密码学基础2.1 密码学概述2.1.1 密码学的定义2.1.2 密码学的分类2.2 对称加密算法2.2.1 DES算法2.2.2 AES算法2.2.3 RC4算法2.3 非对称加密算法2.3.1 RSA算法2.3.2 ECC算法2.4 密钥交换算法2.4.1 DH算法2.4.2 ECDH算法第三章：网络安全基础3.1 网络安全概述3.1.1 网络安全的定义3.1.2 网络安全的威胁类型3.2 防火墙3.2.1 防火墙的作用3.2.2 防火墙的工作原理3.2.3 常见的防火墙类型3.3 入侵检测与防御3.3.1 入侵检测系统（IDS） 3.3.2 入侵防御系统（IPS）3.4 VPN技术3.4.1 VPN的定义及作用3.4.2 VPN的工作原理3.4.3 常用的VPN协议第四章：用户安全教育4.1 用户安全意识培养4.1.1 用户安全意识的重要性 4.1.2 用户安全教育的方法4.2 密码设置与管理4.2.1 强密码的要求4.2.2 密码管理的注意事项4.3 社交工程防范4.3.1 社交工程的手段4.3.2 防范社交工程攻击的方法第五章：应急预案和恢复5.1 信息安全事件的分类5.1.1 安全事件的定义5.1.2 常见的安全事件类型5.2 信息安全事件处理流程5.2.1 安全事件的报告与识别5.2.2 安全事件的分析与定级5.2.3 安全事件的处置与恢复5.3 应急预案和演练5.3.1 应急预案的编制5.3.2 应急演练的重要性5.3.3 应急演练的步骤结语通过本教材的学习，您将掌握信息安全的基础知识，了解信息安全的重要性，掌握密码学的基本原理，了解网络安全的防护措施，学会用户安全教育的方法，以及掌握信息安全事件的处理流程和应急预案的编制。
密码学与网络信息安全教程精品PPT课件
➢ 病毒恶意软件对网络的入侵—
陷门-进入程序的秘密入口，具体的实现方法可 以是某些特定的输入口令或者用户识别码或者是 一个不可能事件系列激活的程序段
逻辑炸弹-最早出现的恶意程序之一，它通常嵌 于合法程序中并设定“触发条件”。一旦条件满 足，逻辑炸弹便被触发-激活程序变更系统状态， 修改系统数据甚至全部文件，造成终端或者服务 系统或者整个网络瘫痪。
当你看到病毒载体似乎仅仅表现在文字和图象 上时，它们可能也已毁坏了文件、再格式化了 你的硬盘驱动或引发了其它类型的灾害。
若是病毒并不寄生于一个污染程序，它仍然能 通过占据存贮空间给你带来麻烦，并降低你的 计算机的全部性能。
蠕虫病毒
与一般的计算机病毒不同，它不采用将自身拷 贝附加到其他程序中的方式来复制自己，所以 在病毒中它也算是一个“另类”。
密码学与网络安全技术基础
前言
➢ 随着计算机网络的普及，大量的电子数 据通过网络传输到世界各地成为可能。 但在具有重大经济价值或关系国家、军 队的命运等重要数据的传输过程中，任 何一点泄漏和差错都可能造成不可估量 的损失。
➢ 如何保证信息的机密性、真实性、不可 否认性是密码学研究的重要课题。密码 技术是信息安全的保障及核心技术。
即如何保证网上交易的公正性和安全性，保证 交易双方身份的真实性，保证传递信息的完整 性以及交易的不可抵赖性。
为了解决网上购物、交易和结算中的安全问题， 需要有一个权威的第三方身份认证机构或称 C(Certification Authority)中心，来证明客户身 份的真实性和合法性。
网络与信息安全 第四讲 密码学基础(三)(王昭)
¾ 加密的位置： • 链路方式和端到端的方式
讨论议题
• 随机数的产生 • 密钥分配 • 公钥密码算法
– Diffie-Hellman密钥交换算法 – – – – 背包算法 RSA算法 EIGamal算法 椭圆曲线密码算法ECC
随机数（Random number）
• 随机数用途，重要的角色，例如 – 认证过程中，避免重放攻击 – 会话密钥 – RSA公钥算法 • 随机数的基本特点 – 随机性 • 均匀分布，有大量的测试方案 • 独立性，难以测试，只能测试足够独立 – 不可预测性
公开密钥密码的重要特性
n加密与解密由不同的密钥完成 加密: XÎY: Y = EKU(X) 解密: YÎX: X = DKR(Y) = DKR(EKU(X)) o知道加密算法,从加密密钥得到解密密钥 在计算上是不可行的 p两个密钥中任何一个都可以用作加密而 另一个用作解密(不是必须的) X = DKR(EKU(X))：设自然数 m1,m2,…mr 两两互素， 并记N=m1m2…mr，则同余方程组
x ≡ b1(mod m1) x ≡ b 2(mod m 2) ....... ........ x ≡ br (mod mr )
在模N同余的意义下有唯一解。
证明：考虑方程组，
离散对数
• 若a是素数p的一个原根,则对任意整数b, b≠0 mod p,存在唯一的整数i, 1≤i≤(p-1),使得: b≡ai mod p i称为b以a为基模p的指数(离散对数),记作inda,p(b).容易 知道: inda,p(xy)= [inda,p(x)+inda,p(y)] mod φ(p) inda,p(xr)= [r×inda,p(x)] mod φ(p) • 离散对数的计算: y≡gx mod p – 已知g,x,p,计算y是容易的 – 已知y,g,p,计算x是困难的
《网络协议与网络安全》第10讲_密码学基础
密码
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Network Protocols & Network Security 《 网 络 协 议 与 网 络 安 全 》 凌 力
Caesar（凯撒）密码 凯撒）
最古老的单表置换密码
– 把字母表中的每个字母用该字母后面第n个 字母进行替换
密码
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Network Protocols & Network Security 《 网 络 协 议 与 网 络 安 全 》 凌 力
密码体制组成
密码
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Network Protocols & Network Security 《 网 络 协 议 与 网 络 安 全 》 凌 力
密码体制设计要求
已知明文t和加密密钥 已知明文 和加密密钥ke时， 和加密密钥 计算c 计算 = E ( ke, t )和t = D ( kd, c)容易 和 容易 知 密密钥k 密密钥 d时， 知明文t 知明文
密码
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Network Protocols & Network Security 《 网 络 协 议 与 网 络 安 全 》 凌 力
Vernam密码
二进制数据加密
密码
12
Network Protocols & Network Security 《 网 络 协 议 与 网 络 安 全 》 凌 力
Hill密码
网络协议 Network Protocols
与
Network Security
网络安全
第十讲 密码学基础
复旦大学 凌力
Network Protocols & Network Security 《 网 络 协 议 与 网 络 安 全 》 凌 力
第4章 网络安全的密码学基础
清华大学出版社
北京交通大学出版社
2.DES算法的加密过程 在DES中采用了多轮循环加密来扩散和混淆 明文。DES将明文消息按64比特分组，密 钥长度也是64比特，但是实际使用时密钥长 度是56比特，另外8比特用作奇偶校验位 （即每个字节的最后一位用作奇偶校验,使 得每一个字节含有奇数个1，因此可以检 错）。
清华大学出版社 北京交通大学出版社
DES加密算法框图 清华大学出版社 北京交通大学出版社
4.DES加密的子密钥生成过程
主密钥K（64 比特） 去除奇偶校验位 实际密钥（ 56 比特） 置换排列PC-1 C0 （28 比特） 循环左移位 D0 （28 比特） 循环左移位 置换排列PC-2 C1 （28 比特） D1 （28 比特） K1
清华大学出版社 北京交通大学出版社
已有的密码分析技术有很多，如代数攻击， 差分攻击，线性攻击，相关攻击等。如何对 差分密码分析和线性密码分析进行改进，降 低它们的复杂度仍是现在理论研究的热点 。
清华大学出版社
北京交通大学出版社
4.密码系统的安全性判断
衡量一个密码系统的安全性通常有两种方法： 无条件安全性和实际安全性。无条件安全性 也称为理论安全性。如果密码分析者具有无 限计算资源（如时间、设备、资金等）也无 法破译密码，那么这个密码体制是无条件安 全的。
清华大学出版社
北京交通大学出版社
DES算法加密过程如下： ⑴ 输入64比特的明文，首先经过初始矩阵 IP置换； ⑵ 在56比特的输入密钥控制下，进行16轮 相同的迭代加密处理过程，即在16个48比 特子密钥控制下进行16轮乘积变换； ⑶ 最后通过简单的换位和逆初始置换，得 到64比特的输出密文。
清华大学出版社
计算机安全与密码学基础
计算机安全与密码学基础计算机安全和密码学是现代信息社会中至关重要的领域。
随着计算机技术和互联网的迅速发展，人们对于个人隐私和信息安全的需求愈发迫切。
本文将介绍计算机安全和密码学的基础知识，包括密码学的基本概念和密码算法，计算机安全的威胁与防护措施等内容。
一、计算机安全概述计算机安全是指保护计算机和计算机网络系统的机密性、完整性和可用性，防止未经授权的访问、使用、披露、破坏或干扰计算机系统及其信息的一系列技术和措施。
计算机安全的威胁包括黑客攻击、病毒和恶意软件、数据泄露、拒绝服务攻击等。
二、密码学基础1. 密码学概述密码学是研究如何在通信过程中保障信息的机密性、完整性和可用性的学科。
它主要关注如何设计密码算法，以及如何使用密码算法保护数据和信息。
2. 对称密码与非对称密码对称密码算法和非对称密码算法是密码学中两个重要的概念。
对称密码是指加密和解密使用相同密钥的算法，速度快但密钥传输存在安全性问题。
非对称密码是指加密和解密使用不同密钥的算法，安全性高但速度较慢。
3. 哈希算法哈希算法是一种将任意长度的消息输入转换为固定长度摘要输出的算法。
它可以用于验证数据的完整性，常见的哈希算法包括MD5和SHA-1等。
4. 数字签名数字签名是指利用密码学方法对电子文档进行签名，用于验证文档的完整性和真实性。
数字签名一般包括私钥、公钥和数字证书等。
三、计算机安全的威胁与防护措施1. 黑客攻击黑客攻击是指未经授权的个人或组织对计算机系统进行非法访问或攻击的行为。
为了防止黑客攻击，我们可以采取包括防火墙、入侵检测系统、访问控制和漏洞修补等多种措施。
2. 病毒和恶意软件病毒和恶意软件是指利用计算机系统漏洞对系统进行破坏、盗取信息或进行其他恶意行为的软件。
为了防止病毒和恶意软件的感染，我们需要经常更新杀毒软件、不打开来历不明的文件和链接等。
3. 数据泄露数据泄露是指敏感信息被恶意窃取或非法披露的情况。
为了保护数据的安全，我们可以采取加密技术、访问控制和备份等手段。
网络与信息安全第2章 网络信息安全理论基础
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。
第2章 网络信息安全理论基础
本章主要内容：
2.1 前言 2.2 密码学的基本概念 2.3 古典密码 2.4 现代密码体制 2.5 基础数论
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1
。
几个概念（一）
明文(消息)(Plaintext) ：被隐蔽消息。
密文(Ciphertext)或密报(Cryptogram)：明文经密码 变换成的一种隐蔽形式。
加密密钥和解密密钥相同，即能简单的由加（解）密密钥求
得解（Байду номын сангаас）密密钥。
注意：一个保密系统的加密密钥和解密密钥相同，或者虽然 不同，但由其中的任意一个很容易的求得另外一个，即使用 的是对称密钥密码体制，那么某个实体有能力加密，也就有 能力解密。
双钥体制(Two key system)：
加密密钥和解密密钥不同。
是说，从截获的密文或某些已知明文密文对， 要决定密钥或任意明文在计算上是不可行的。
系统的保密性不依赖于对加密体制或算法的保 密，而依赖于密钥。这是著名的Kerckhoff原则。
加密和解密算法适用于所有密钥空间中的元素。
系统便于实现和使用。
2020/6/27
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认证与认证系统
认证系统(Authentication system)
防止消息被窜改、删除、重放和伪造的一种有效方法,使发送 的消息具有被验证的能力，使接收者或第三者能够识别和确认消 息的真伪。实现这类功能的密码系统称作认证系统
网络安全基础教程电子课件——密码技术基础
3.6 Windows加密
“加密文件系统”(EFS) 提供一种核 心文件加密技术，该技术用于在 NTFS 文件系统卷上存储已加密文件。
使用 EFS 可以防止在未经授权的情 况下获取对物理存储的敏感数据的访 问的入侵者，以确保文档安全。
加密文件或文件夹
解密文件或文件夹
3.7 Windows文件数字签名管理
3.1密码学的相关概念
3.1.1密码学 3.1.2 密码体制 3.1.3 密码分析
3.1.1密码学
密码技术结合数学、计算机科学、电子 与通信等诸多学科，不仅具有保证信息 机密性的信息加密功能，而且具有数字 签名、身份验证、秘密分存、系统安全 等功能，使用密码技术不仅可以保证信 息的机密性，而且可以保证信息的完整 性和确证性，防止信息被篡改、伪造和 假冒。
3.4 数字签名
数字签名技术是实现交易安全的核 心技术之一，它的实现基础就是加 密技术。如果A要抵赖曾发送报文给 B，B可以将X及DSKA(X)出示给第 三者。
3.5 密钥管理
在使用对称加密时，要求通信双方共享密 钥。还有另外一种方便的替代方式是利用 公钥证书方式。在公钥密码体制中，公钥 不需要保密。
3.1.2 密码体制
密码体制是密码技术中的一个核心概念， 它被定义为一对数据变换：加密变换和 解密变换。数据发送方所提供的原始数 据报文称为明文（Plaintext）。加密变换 作用于明文，产生相应的数据项，称为 密文（Ciphertext）。
3.1.3 密码分析
试图通过一定方法发现明文或密钥 的过程称为密码分析。
3.2 对称密钥密码体制
所谓对称密钥密码体制，即加密密钥 与解密密钥是相同的，或者虽然不相 同，但是由其中的任意一个可以很容 易地推导出另外一个。
网络与信息安全概论-密码篇
例如23号锁的钥匙编号是232号，52号
锁的钥匙编号是123号。
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8号锁——231
45号锁——003 与钥匙的号是一一对应的。
19号锁——145
52号锁——123
因为只有100把锁，不超过105，所以锁的号 如果希望保密性再强一点儿，则可以把刚才
所说的钥匙编号加上一个固定的常数作为新的钥匙 编号系统。甚至可以每过一个月更换一次这个常数。 这样，仍不破坏锁的号与钥匙的号之间的一一对应， 而外人则更难知道了。
弗里德曼虽然不是数学专业出身，但他深 深知道数学对于研究密码的重要性。为此 他学习并掌握了广泛的数学知识。同时他 招募数学专业的大学毕业生作为他的下属
坑爹的高木贞治（1875-1960）
日本的著名代数学家高木贞治（1875-1960）说 此机的密码有无数的变化，不可能被破解。日 本政府相信了这位其实不大懂密码的大数学家 的话，正式启用“紫色”密码机
四、有趣的应用
某单位有100把锁，分别编号为1，2， 3，…，100。现在要对钥匙编号，使外单位 的人看不懂，而本单位的人一看见锁的号码 就知道该用哪一把钥匙。
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能采用的方法很多，其中一种就是利用 中国剩余定理，把锁的号码被3，5，7去除所 得的三个余数来作钥匙的号码（首位余数是0 时，也不能省略）。 这样每把钥匙都有一个三位数编号。
1. 2. 3.
1. 2. 3.
整数的整除与同余 辗转相除 欧拉定理和孙子定理 二次同余 原根与素性检测 代数学基础 群 环 域 椭圆曲线（双线性函数）
整除的概念
30 2 15 3 10 5 6
2 | 30, 3 | 30, 5 | 30
1-3有趣例子的解法：
北京工业大学 公备
网络和信息安全第2章 网络信息安全理论基础
随机替代、密钥词组、多表组合
2019/11/23
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* 一般单码替换密码 ♦ 简单的方法给出密钥 ♦ 写出密钥（删除重复字母） ♦ 在其下面依次写出剩余字母
（以横、纵行） ♦ 按列读取字母得到密文。
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一般单码替换密码举例 ♦ 给定密钥字"STARWARS" ♦ 去掉重复字母得到"STARW" ♦ 填写剩余字母： STARW BCDEF GHIJK LMNOP QUVXY Z ♦ 按列读取字母得到密文 ♦ Plain: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ ♦ Cipher: SBGLQZTCHMUADINVREJOXWFKPY ♦ 可以用这个密钥加密、解密 ♦ 例如Plaintext: I KNOW ONLY THAT I KNOW NOTHING 2♦019C/1i1p/23hertext: H UINF NIAP OCSO H UINF INOCHIT26
2019/11/23
23
二、古典密码
1）代替密码（替换密码）
可分为单表密码、多表密码 单表密码：将明文中的字母或符号用另一种字母或符号来代替， 这种代替是一一对应的。
明文与密文之间只有一种对应关系。 多表密码：代替不是一一对应的。
代替规律不同，密码体制也不同。 代替规律相同，明密文间字母对应关系不同，
防止消息被窜改、删除、重放和伪造的一种有效方法,使发送 的消息具有被验证的能力，使接收者或第三者能够识别和确认消 息的真伪。实现这类功能的密码系统称作认证系统
保密性
保密性是使截获者在不知密钥条件下不能解读密文的内容。
信息安全与密码学课件-第3章 密码学的信息论基础
▪ 用信息论的观点对信息保密问题进行了全面的阐述
▪ 宣告了科学密码学时代的到来
❖参考书目：《信息论基础》第2版 M. Cover & A.
Thomas 著 阮吉寿 张华 译
2023/6/21
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❖单符号离散信源：如果信源发出的消息是离散的、
有限或无限可列的符号或数字，且一个符号代表
一条完整的消息，则称单符号离散信源
函数 定义为 ＝ ＋ 26（ ∈ 26） 。
1. 密文的概率分布。假设 ∈ 26，则
1
p( X y k )
p (Y y ) p ( K k ) p ( X D ( y ))
26
kz26
k
kz26
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1
p( X y k )
应用贝叶斯公式，易知：
1
p( x)
p ( x) p ( y / x)
26 p ( x)
p( x / y)
p( y)
1
26
所以这个密码体制是完善保密的
2023/6/21
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❖更一般的情形：
▪ 由贝叶斯定理，对所有 ∈ 和 ∈ ，(/)＝()，
则(/)＝()
▪ 若对所有 ∈ ，()＞，固定任意 ∈ ，则有
刻它能发生，它包含的不确定度就很大
▪ 若是确定性事件，出现概率为1，包含的不确定度
为0
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❖得出：随机事件的信息量和不确定度有很密切的
联系
▪ 如果发生一个不确定度小的事件，则带来的信息量较
小；
▪ 如果发生一个不确定度高的事件，它带来的信息量很
网络和信息安全第2章 网络信息安全理论基础
2019/11/12
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同余密码 (1)加同余码： 一种移位密码，如凯撤(Cacsar)密码：以查码
表方式进行一对一替换。 收发双方采用同一码表。 凯撤密码加密变换：C=P+3 (mod 26) 凯撤密码解密变换：P=C-3 (mod 26)
密钥：3
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明文 a b c d e f g h i j k l m 密文 D E F G H I J K L M N O P 明文 n o p q r s t u v w x y z 密文 Q R S T U V W X Y Z A B C
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二、古典密码
1）代替密码（替换密码）
可分为单表密码、多表密码 单表密码：将明文中的字母或符号用另一种字母或符号来代替， 这种代替是一一对应的。
明文与密文之间只有一种对应关系。 多表密码：代替不是一一对应的。
代替规律不同，密码体制也不同。 代替规律相同，明密文间字母对应关系不同，
防止消息被窜改、删除、重放和伪造的一种有效方法,使发送 的消息具有被验证的能力，使接收者或第三者能够识别和确认消 息的真伪。实现这类功能的密码系统称作认证系统
保密性
保密性是使截获者在不知密钥条件下不能解读密文的内容。
认证性
使任何不知密钥的人不能构造一个密报，使意定的接收者解密成
一个可理解的消息(合法的消息)。
现代密码与近代数学形影不离
近代数学在现代密码研究中比比皆是 ：群论，有 限域上椭圆曲线理论，多项式理论与迹函数理论，陷 门单向函数 等。
2019/11/12Fra bibliotek22.2 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，
网络与信息安全密码学基础(一)
分组密码算法设计指导原则
Diffusion(发散)
小扰动的影响波及到全局 密文没有统计特征，明文一位影响密文的多
位，增加密文与明文之间关系的复杂性
Confusion(混淆)
强调密钥的作用 增加密钥与密文之间关系的复杂性
结构简单、易于分析
Feistel分组加密算法结构之动机
（2）钥匙的数目
对称、单钥加密法 双钥、公钥加密
（3）明文的处理方式
分组加密（块加密算法） 流方式加密
密码分析
发现X和K的过程被称为密码分析
分析的策略取决于加密的技术以及可利用的 信息，在加密算法设计和攻击时都需要用到 的技术
根据可利用信息的不同，可分为5类：
（1）只有密文 （2）已知部分明文-密文对 （3）选择明文 （4）选择密文 * （1）（2）（3）常见、（4）不常见
不同的安全级别。从32位到32*14=448位不 等 子密钥产生过程复杂，一次性
BLOWFISH算法讨论
BLOWFISH算法可能是最难攻破的传统加 密算法，因为S-BOX密钥相关
算法本身的特点 由于子密钥和S-BOX产生需要执行521 个BLOWFISH加密算法，所以不适合于 密钥频繁变化的应用场合 子密钥和S-BOX产生可以保存起来
转轮加密体制 多步结合
经典密码算法特点
要求的计算强度小 DES之前 以字母表为主要加密对象 替换和置换技术 数据安全基于算法的保密 密码分析方法基于明文的可读性以及字母
和字母组合的频率特性
现代密码算法
DES(Data Encryption Standard) IDEA Blowfish RC5 CAST-128 ……