(密码理论与技术)第1章一个简单的通信游戏
3.4加密与解密第一课时教学设计2023—2024学年教科版(2019)高中信息技术必修1
（1）PPT：制作精美的PPT，展示加密与解密的基本概念、原理和算法，方便学生理解和记忆。
（2）视频：播放与加密与解密相关的视频，如加密技术的发展历程、实际应用案例等，丰富学生的感性认识。
（3）在线工具：利用在线加密与解密工具，让学生实时体验加密与解密过程，提高学生的实践能力。
（3）RSA算法的应用：本节课重点让学生了解RSA算法的原理及其在实际应用中的重要性，如数字签名、加密通信等。
2. 教学难点：
（1）对称加密和非对称加密的原理：学生难以理解对称加密和非对称加密的原理，尤其是非对称加密中公钥和私钥的生成、分发和使用的复杂性。
（2）哈希函数的数学原理：学生难以理解哈希函数的数学原理，如雪崩效应、抗碰撞性等。
二、新课讲授（用时10分钟）
1. 理论介绍：首先，我们要了解加密与解密的基本概念。加密是一种将信息转换为不可读形式的技术，而解密则是将加密后的信息还原为原始形式的技术。加密与解密在信息安全领域具有重要作用，可以保护信息的机密性，防止信息被未经授权的第三方获取。
2. 案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了加密与解密在实际中的应用，以及它们如何帮助我们解决问题。例如，电子邮件加密可以确保邮件内容在传输过程中不被他人窃取，数字签名可以验证信息的完整性和发送者的身份。
2. 设计具体的教学活动
（1）角色扮演：让学生扮演加密与解密的各方角色，如信息发送者、接收者、加密算法开发者等，增进学生对加密与解密技术实际应用的理解。
（2）实验操作：安排实验室实践环节，让学生动手实现加密与解密过程，提高学生的实际操作能力。
（3）游戏设计：设计加密与解密主题的游戏，让学生在游戏中学习加密与解密技术，提高学生的学习兴趣。
第一章信息论基础PPT课件
2021
43
信息传输和传播手段经历了五次重大 变革：
1 语言的产生。
2 文字的产生。
3 印刷术的发明。
4 电报、电话的发明。
5 计算机技术与通信技术相结 合，促进了网络通信的发展。
2021
44
1.3 信息传输系统
通信的基本问题是在彼时彼地精确地或近似地再现此时此 地发出的消息。
各种通信系统，一般可概括的统计模型： 信息传输系统模型
2021
17
语法信息
仅仅考虑其中形式因素的部分。
语义信息
考虑其中含义因素的部分。
语用信息
考虑其中效用因素的部分。
2021
18
1.1 信息的概念
物质、能量和信息是构成客观世界的 三大要素。 信息是物质和能量在空间和时间上分 布的不均匀程度，或者说信息是关于 事物运动的状态和规律。
2021
19
信息存在于自然界，也存在于人类社会，
2021
15
认识论比本体论的层次要低，因为
认识主体具有感觉能力、理解能力和 目的性，所以从认识论层次上研究信 息“事物的运动状态及其变化方式”就 不再像本体论层次上那样简单，他必 须考虑到形式、含义和效用。
2021
16
全信息
同时考虑事物运动状态及其变化方式的 外在形式、内在含义和效用价值的认识 论层次信息。
信源
信源译码器 信道编码器
等效干扰 信道
等效信源 等效信宿
信
干
道
扰
源
信宿
信源译码器 信20道21 译码器
45
这个模型包括以下五个部分： 1.信源 信源是产生消息的源。
2. 编码器 编码器是将消息变成适合于 信道传送的信号的设备。
清华大学出版社 密码学PPT课件
✓ 在密码应用方面，各种有实用价值的密码体制的快速实现受到高度重视， 许多密码标准、应用软件和产品被开发和应用，美国、德国、日本和我国 等许多国家已经颁布了数字签名法，使数字签名在电子商务和电子政务等
同时在公钥密码领域椭囿曲线密码体制由于其安全性高计算速度快等优点引起了人们的普遍关注和研究幵在公钥密码技术中叏得重在密码应用斱面各种有实用价值的密码体制的快速实现叐到高度重视许多密码标准应用软件和产品被开収和应用美国德国日本和我国等许多国家巫经颁布了数字签名法使数字签名在电子商务和电子政务等领域得到了法律的认可推劢了密码学研究和应用的収展
可以对用该密钥加密的任何新的消息进行解密。
④ 选择密文攻击(Chosen—ciphenext attack)
选择密文攻击是指密码分析者可以选择一些密文，并得到相应的明文
1.3.3 对密码系统的攻击
密码分析者破译或攻击密码的方法主要有穷举攻击法、统计分析法和数学分 析攻击法。
（1）穷举攻击法
穷举攻击法又称为强力或蛮力（Brute force）攻击。这种攻击方法是 对截获到的密文尝试遍历所有可能的密钥，直到获得了一种从密文到明文的 可理解的转换；或使用不变的密钥对所有可能的明文加密直到得到与截获到 的密文一致为止。
1.3.1密码学的主要任务（续）
③ 鉴别
这是一种与数据来源和身份鉴别有关的安全服务。鉴别服务包括对身份 的鉴别和对数据源的鉴别。对于一次通信，必须确信通信的对端是预期的实 体，这就涉及到身份的鉴别。
2018年中科院信息工程研究所网络空间安全专业(083900)考试科目、参考书目
2018年中科院信息工程研究所网络空间安全专业（083900）考试科目、参考书目一．研究方向01(全日制)密码理论与技术02(全日制)密码协议理论与技术03(全日制)信息对抗理论与技术04(全日制)云计算安全理论与技术05(全日制)多媒体理论与技术06(全日制)信息安全战略研究07(全日制)大数据存储与管理08(全日制)信息过滤与内容计算09(全日制)信息检索与数据挖掘10(全日制)分布式计算与并行处理11(全日制)威胁检测与信息对抗12(全日制)多媒体信息智能化处理13(全日制)密码工程与应用14(全日制)网络安全协议15(全日制)身份管理与网络信任技术16(全日制)版权与数据资产保护17(全日制)安全芯片技术18(全日制)智能终端安全19(全日制)移动通信与安全20(全日制)移动互联网安全21(全日制)物联网安全22(全日制)信号处理理论与技术23(全日制)电磁声光检测与防护24(全日制)信息保密技术25(全日制)工控系统安全26(全日制)网络体系结构与安全防护27(全日制)系统安全理论与技术28(全日制)信息保护技术29(全日制)可信计算30(全日制)智能信息设备安全31(全日制)软件安全分析理论与技术32(全日制)网络攻防技术33(全日制)安全态势感知技术34(全日制)网络安全评测二．初试考试科目01—06方向①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801高等代数或863计算机学科综合（专业）07—12方向①101思想政治理论②201英语一③301数学一④863计算机学科综合（专业）13—18方向①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801高等代数或859信号与系统或863计算机学科综合（专业）19—25方向①101思想政治理论②201英语一③301数学一④859信号与系统或863计算机学科综合（专业）26—34方向①101思想政治理论②201英语一③301数学一④863计算机学科综合（专业）三．参考书目801高等代数【1】北京大学编《高等代数》，高等教育出版社，1978年3月第1版，2003年7月第3版，2003年9月第2次印刷.【2】复旦大学蒋尔雄等编《线性代数》，人民教育出版社，1988.【3】张禾瑞，郝鈵新，《高等代数》，高等教育出版社，1997863计算机学科综合（专业）（1）数据结构【1】数据结构（C语言版）.严蔚敏，吴伟民编著，北京：清华大学出版社，2007年。
第一章 密码学基本概念201010
前三种密码均由国家密码管理局统一管理！
三、密码学的基本概念
我国商用密码政策：
①统一领导： 国家密码管理局统一领导。 ②集中管理： 国家密码管理局办公室集中管理。 ③定点研制： 只允许定点单位进行研制。 ④专控经营： 经许可的单位才能经营。 ⑤满足使用： 国内各单位都可申请使用。
三、密码学的基本概念
三、密码学的基本概念
从密钥的使用方式划分：
⑴ 序列密码： ①明文、密文、密钥以位（字符）为单位 加解密； ②核心密码的主流；
⑵ 分组密码： ①明文、密文、密钥以分组为单位加解密； ②商用密码的主流：
三、密码学的基本概念
典型密码：
①传统密码： 分组：DES IDEA EES AES
SMS4
序列：RC4 ②公开密钥密码： RSA ELGamal ECC
注意：硬件结构的安全和操作系统安全是基础， 密码、网络安全等是关键技术。
二、信息安全的基本概念
②信息安全的管理措施
信息安全管理措施既包括信息设备、机房的安全管理， 又包括对人的安全管理，其中对人的管理是最主要的。 目前，计算机网络系统安全的最大威胁之一是缺少有效 的计算机网络安全监管。
③信息安全的法律措施
二、信息安全的基本概念
4、计算机系统的安全服务功能：
身份认证服务， 访问控制服务， 数据加密服务， 数据完整性服务， 不可否认服务， 安全审计。
三、密码学的基本概念
密码技术是一门古老的技术。 世界各国都视密码为武器。 战争的刺激和科学技术的发展推动了密码
学的发展。
三、密码学的基本概念
根据占有的数据资源分类： B)已知明文攻击（Known-plaintext attack）
《密码学》教学大纲
《密码学》教学大纲一、课程概述《密码学》是计算机科学、信息安全、数学等领域的一门综合性学科，涵盖了密码编码学、密码分析学、密钥管理等方面的知识。
本课程旨在让学生全面了解密码学的基本原理、方法和技术，掌握密码学在信息安全中的应用，并提高学生的密码学实践能力和创新思维。
二、课程目标1、理解密码学的基本概念、原理和数学基础知识，掌握密码编码学和密码分析学的基本方法。
2、掌握对称密码、非对称密码、哈希函数等常见密码体制的特点和实现原理，了解数字签名、消息认证码等应用密码学技术。
3、熟悉密码学在网络安全、数据保护等领域的应用，了解密码学的发展趋势和前沿技术。
4、培养学生的创新思维和实践能力，让学生能够根据实际需求设计和实现简单的密码学方案。
三、课程内容第一章密码学概述1、密码学的定义和历史发展2、密码学的应用领域和重要性3、密码学的分类和基本概念第二章密码编码学基础1、对称密码体制和非对称密码体制的特点和原理2、哈希函数和数字签名的概念和应用3、加密算法的设计原则和评估指标第三章对称密码体制1、数据加密标准（DES）的原理和应用2、国际数据加密算法（IDEA）的原理和应用3、分组密码和流密码的特点和实现方法第四章非对称密码体制1、RSA算法的原理和应用2、ElGamal算法和Diffie-Hellman密钥交换的原理和应用3、椭圆曲线密码学的原理和应用第五章哈希函数和数字签名1、SHA-1、SHA-256等常见哈希函数的原理和应用2、RSA数字签名算法的原理和应用3、其他数字签名方案的原理和应用，如DSA、ECDSA等第六章应用密码学技术1、数字证书和PKI系统的原理和应用2、消息认证码（MACs）和完整性校验算法的原理和应用3、零知识证明和身份基加密方案的概念和应用第七章密码分析学基础1、密码分析学的定义和重要性2、密码分析的基本方法和技巧，如统计分析、频率分析、差分分析等3、对称密码分析和非对称密码分析的特点和难点第八章密码管理基础1、密钥管理的概念和原则，如密钥生成、分发、存储、使用和销毁等2、密钥管理技术在企业和个人中的应用，如公钥基础设施（PKI）、加密磁盘等3、密码政策和安全意识教育的重要性。
编码理论第1章绪论-课件
4．网络信息论
• 1961年 • 香农 • 发表“双路通信信道”论文 • 开拓了多用户信息理论的研究→多用户信息论→网
络信息论
14
5．保密编码
• 保密学——一门研究通信安全和保护信息资源的既 古老又年青的学科
包括：密码编码学、密码分析学 • 密码编码学——信息安全技术的核心 主要任务——对消息进行加密、认证 • 密码分析学——与密码编码学相反 主要任务——破译密码、伪造认证 • 两个分支——既相互对立又相互依存
1977年，齐弗(J．Ziv)和兰佩尔(A．Lempel)提出了 LZ算法——一种通用编码方法
10
2．限失真信源编码
• 1959年，香农发表“保真度准则下的离散信源编码 定理”——Coding theorems for a discrete source at the fidelity criterion
度～信源统计特性相匹配
9
1．无失真信源编码(续)
• 无失真信源编码的方法 1948年，香农提出香农编码 1952年，费诺(Fano)提出费诺编码 1952年，霍夫曼(D．A．Huffman)提出霍夫曼编码，
并证明它是最佳码——有限长度的分组码中，平均 码长最短
1982年，里斯桑内(J．Rissanen)在多年研究的基础 上，与兰登(G．G．Langdon)一起将算术码（非分 组码）实用化
些部分 • 信道噪声——通信系统各处干扰、噪声的集中等
效体现
6
2．通信系统模型(续)
(4)译码器——编码器功能之反 • 也分成信源译码器、信道译码器、保密译码器三种 (5)信宿——消息传送的归宿 [说明] ①对实际通信系统，还应包括换能、调制、发射等各
种变换处理 ②Байду номын сангаас述模型只针对一对一单向通信系统。还有一对多
密码学导论
计算机单机，专人操作
网络时代 • 需要自动工具来保护存储在计算机
中的文件及其它信息
• 需要可靠措施来保护网络和通信链
接中的数据传输
计算机安全：单机数据安全
网络安全：传输过程中的数据安全
密码学导论--中国互科联学技网术安大全学 ：全网络上的数据安全
4
一个通信安全的例子
❖ Alice与Bob通信
Alice
密码编码学与网络安全：原理与实践(第六版 •William Stallings, 电子工业出版社，2006年
❖ 参考书：
)
应用密码学——协议、算法与C源程序
•Bruce Schneier, 机械工业出版社，2001
密码编码学和密码分析
•机械工业出版社，吴世忠等译，2001年
密码学与计算机网络安全
•卿斯汉，清华大学出版社，2001年
密码学导论中国科学技术大学绪论经典技术与理论经典密码密码学理论基础密码算法分组密码流密码公开密钥密码媒体内容安全基础安全技术消息认证及其算法数字签名与认证密码应用密钥管理与应用密码协议
本章目录
第一节 复杂的信息安全
• 信息安全的复杂性 • 安全框架与模型
第二节 密码学的历史
第三节 密码学基本概念
• 基本术语、基本模型、基本原则、基本参数 • 安全的种类、密码分析基本类型 • 密码体制分类
多方协议，……
密码学导论--中国科学技术大学
10
网络访问安全模型
用户
访问通道
看门 函数
❖ 使用网络访问安全模型需要：
选择合适的看门函数识别用户 实现安全控制，确保仅授权用户可以使用指定信息或资源
❖ 可信计算机系统有助于实现此模型
信息系统
《密码学理论与技术》复习题库
31． 在 RSA 密钥产生过程中， 选择了两个素数， p=17， q=41， 求欧拉函数Φ （n） 的值 （ A.481 B.444 C.432 D.640 32.．IDEA 的密钥长度是多少？（ A.56 B.64 ） 。 C.96 D.128
33．设散列函数 H 的输出为 m 比特，如果 H 的 k 个随机输入中至少有两个产生相同输出的 概率大于 0.5,则 k 的值近似为（ ） 。 A.2m / 2 B.2m / 4 C.2m / 6 D.2m / 8
4.分组密码的工作模式？
电码本模式（ECB） ：用相同的密钥分别对明文组加密； 密文分组链接模式（CBC） ：加密算法的输入是上一个密文组和下一个明文组的异或； 密文 反馈模式（CFB） ：一次处理 j 位，上一块密文作为加密算法的输入，用产生的一个伪随机数 输出与明文异或作为下一块的输入；
输出反馈模式（OFB） ：与 CFB 基本相同，只是加密算法的输入是上一次 DES 的输出； 计数 器模式（CTR） ：每个明文分组都与一个加密计数器相异或，对每个后续分组计数器递增。
C.edacfb
11.在 ElGamal密码中，如果选择 p =11，生成元g = 2，私钥为 x = 8，则其公钥为 A、3 B、4 C、5 D、7 12.在 RSA 密码体制中，已知 p = 3,q = 7, 同时选择e = 5则其私钥d 为 A、3 B、4 C、5 D、6 13.假设某一个仿射密码中，P=C=Z26，n = 26，如果其加密变换为eK(x) = 7x + 3，则其解 密变换为
A.0001
C.1011
4.RSA 密码的安全性基于 A、离散对数问题的困难性B、子集和问题的困难性 C、大的整数因子分解的困难性D、线性编码的解码问题的困难性 5.如果某一个系统利用数字签名的方法来验证用户的口令，则用户的口令是 A、用户保密的解密密钥Kd C、用户与系统共享的秘密密钥 K B、用户公开的加密密钥Ke D、以上说法都不对
编码理论第1章绪论(第2版)
1.2 信息编码的发展
1948年，香农在《通信的数学理论》的论文中，用 概率测度和数理统计的方法系统地讨论了通信的基本问 题，得出了几个重要而带有普遍意义的结论。香农理论 的核心是：在通信系统中采用适当的编码后能够实现高 效率和高可靠性的信息传输，并得出了信源编码定理和 信道编码定理。
• 1990 年，贝尔 (T ． C.Bell) 等在 LZ 算法基础上又做了一
系列变化和改进，现在LZ码已广泛应用于文本的数据 压缩中。
从率失真信源编码理论出发
• 1948 年，香农在其论文中已体现出了关于率失真函数 的思想。 • 1959 年他发表了“保真度准则下的离散信源编码定 理”，首先提出了率失真函数及率失真信源编码定理。
于分别发表文章讨论相关信源在多元接入信道的传输 问题。 • 近20多年来，这一领域研究活跃，使得网络信息论的 存在理论已日趋完善。
1.2.3 密码编码学的发展
随着人类进入信息时代，信息的传递、存储和交 换日益骤增。现代化的通信网、计算机信息网，以及 各种类型数据库和电子数据交换系统，特别是因特网 的迅速发展，使得信息的安全和保密问题与越来越多 的人密切相关。 保密学是一门研究通信安全和保护信息资源的既 古老而又年青的科学和技术，它包括密码编码学和密 码分析学两方面。
有效性高，就是经济效果好，即用尽可能短的时间 和尽可能少的设备来传送一定数量的信息。 注意：提高可靠性和提高有效性常常会发生矛盾， 需要统筹兼顾。例如为了兼顾有效性(考虑经济效 果)，有时就不一定要求绝对准确地在接收端再现 原来的消息，可以允许有一定的误差或一定的失真， 或者说允许近似地再现原来的消息。
《密码学理论与技术》复习题库
D、160
29.设某一移位密码体制中，P=C=Z26,0 ≤k≤ 25, 定义ek(x)=x+kmod26, 同时 dk (y)=y-kmod26, x, y∈ Z26，如果取k =11，则明文 will的密文为 A.xepp B、htww C、midd D、torr 30.两个密钥的三重 DES，若其加密的过程为 解密的过程为( A. )。 B.
） 。
31． 在 RSA 密钥产生过程中， 选择了两个素数， p=17， q=41， 求欧拉函数Φ （n） 的值 （ A.481 B.444 C.432 D.640 32.．IDEA 的密钥长度是多少？（ A.56 B.64 ） 。 C.96 D.128
33．设散列函数 H 的输出为 m 比特，如果 H 的 k 个随机输入中至少有两个产生相同输出的 概率大于 0.5,则 k 的值近似为（ ） 。 A.2m / 2 B.2m / 4 C.2m / 6 D.2m / 8
21.如果hash 函数的函数值为64位，则对其进行生日攻击的代价为 16 32 48 64 A、2 B、2 C、2 D、2 22. 混乱性和扩散性是评价密码算法的重要概念， 当明文中的字符变化时， 截取者不能预知 密文会有何变化， 这种特性是混乱性； 将明文中单一字母包含的信息散布到整个输出中去的 特性称为扩散性。置换（transposition）密码的目的是为了_______。 A. 混乱性 B. 扩散性 C. 混乱性和扩散性 D.混散性 23.著名的Kerckhoff 原则是指 A、系统的保密性不但依赖于对加密体制或算法的保密，而且依赖于密钥 B、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 C、系统的保密性既不依赖于对加密体制或算法的保密，也不依赖于密钥 D、系统的保密性只与其使用的安全算法的复杂性有关 24.下面那种密码可以抵抗频率分析攻击 A、置换密码 B、仿射密码 C、多表代替密码 25.一个数字签名体制都要包括 A、加密和解密两个方面 C、施加签名和验证签名两个方面
现代密码学第1章：现代密码学概论
1.密码学基本概念
对一个保密通信系统采取截获密文进行 分析的这类攻击称为被动攻击。 现代信息系统还可能遭受的另一类攻 击是主动攻击，非法入侵者、攻击者或黑客 主动向系统窜扰，采用删除、增添、重放、 伪造等窜改手段向系统注入假消息，达到利 己害人的目的。这是现代信息系统中更为棘 手的问题。
12
1.密码学基本概念
19
密码体制的定义
一个密码体制可以可以描述为一个五元 组(P,C,K,E,D)，必须满足下面的条件： 1 P是可能明文的有限集。 2 C是可能密文的有限集。 3 k是可能的密钥的有限集。
对于每一个k
K，都有一个加密规则
dk D
ek E
和相应的解密规则
每一个
ek : P C
和 dk : C P 是一个函数，它满足：对于每一个明文
13
非法接 入者
密码分 析员
m'
信源 m M
加密器
c Ek1 (m)
m'
解密器
m
c
m Dk2 (c)
k2 密钥源 K2
信宿
k1 密钥源 K1
密钥信道
密码学上保密通信系统的模型
14
1.密码学基本概念
称总体(M,C,K1,K2,EK1,DK2)为保密通信 系统。对于给定明文消息m∈M，密钥 k1∈K1，加密变换将明文m变换为密文c，即 c=f(m,k1)=Ek1(m) m∈M,k1∈K1。 接收方利用通过安全信道送来的密钥k （k∈K，单钥体制下）或用本地密钥发生器 产生的解密密钥k2（k2∈K2，双钥体制下） 控制解密操作D，对收到的密文进行变换得 到恢复的明文消息，即： m=Dk2(c) m∈M,k2∈K2
密码学——第1章 密码学概述
第1章密码学概述1.1信息安全⏹Alvin Toffler在《第三次浪潮》中预言：计算机网络的建立和普及将彻底改变人类生存和生活模式。
⏹信息化以它有别于传统方式的信息获取、存储、处理、传输和使用，给现代社会的正常发展带来了一系列的前所未有的风险和威胁。
⏹传统的一切准则在电子信息环境中如何体现与维护，到现在并没有根本解决，一切都在完善中。
⏹今天，人们一方面享受着信息技术带来的巨大变革，同时也承受着信息被篡改、泄露、伪造的威胁，以及计算机病毒及黑客入侵等安全问题。
信息安全的风险制约着信息的有效使用，并对经济、国防乃至国家的安全构成威胁。
⏹一方面：没有信息安全，就没有完全意义上的国家安全。
另一方面：信息安全还涉及个人权益、企业生存和金融风险防范等。
⏹密码技术和管理是信息安全技术的核心，是实现保密性、完整性、不可否认性的关键。
⏹“9.11事件”后，各国政府纷纷站在国家安全的角度把信息安全列入国家战略。
重视对网络信息和内容传播的监控，更加严格的加固网络安全防线，把信息安全威胁降到最低限度。
⏹2000年我国开始着力建立自主的公钥基础设施，并陆续启动了信息系统安全等级保护和网络身份认证管理服务体系。
⏹因此，密码学的基本概念和技术已经成为信息科学工作者知识结构中不可或缺的组成部分。
1.2密码学引论1.密码学的发展概况⏹密码学是一门既古老又年轻的学科。
⏹自有了战争，就有了加密通信。
交战双方都为了保护自己的通信安全，窃取对方的情报而研究各种信息加密技术和密码分析技术。
⏹古代行帮暗语和一些文字游戏等，实际上就是对信息的加密。
这种加密方法通过原始的约定，把需要表达的信息限定在一定的范围内流通。
古典密码主要应用于政治、军事及外交等领域。
⏹电报发明以后，商业方面对密码学的兴趣主要集中在密码本的编制上。
⏹20世纪初，集中在与机械和电动机械加密的设计和制造上。
⏹进入信息时代，大量敏感信息要通过公共通信设施或计算机网络进行交换，密码学的应用已经不仅仅局限在政治、军事、外交等领域，其商业和社会价值日益显著，并与人们的日常生活紧密相关。
浅析密码理论与技术
科技资讯科技资讯S I N &T NOLO GY I NFORM TI ON2008N O.07SCI EN CE &TECHN OLOG Y I NFOR M A TI O N高新技术现代信息系统中的信息安全,其核心问题是密码理论及其应用,其基础是可信信息系统的构造与评估。
密码理论与技术主要包括两部分,即基于数学的密码理论与技术(包括公钥密码、分组密码、序列密码、认证码、数字签名、Ha s h 函数、身份识别、密钥管理、PKI 技术等)和非数学的密码理论与技术(包括信息隐身、量子密码、基于生物特征的识别理论与技术)。
1密码理论发展趋势自1976年公钥密码的思想提出以来,国际上已经提出了许多种公钥密码体制,但比较流行的主要有两类:一类是基于大整数因子分解问题的,其中最典型的代表是RSA;另一类是基于离散对数问题的,比如ELGa m a l 公钥密码和影响比较大的椭圆曲线公钥密码。
由于分解大整数的能力日益增强,所以给RSA 的安全带来了一定的威胁。
目前768bi t 模长的RSA 已不安全,一般建议使用1024bi t 模长,预计要保证20年的安全就要选择1280bi t 的模长,增大模长带来了现实上的难度。
在目前技术下,对于基于离散对数问题的公钥密码,512bi t 模长就能够保证其安全性。
椭圆曲线上的离散对数的计算要比有限域上的离散对数的计算更困难,在目前技术下,只需要160bi t 模长即可,它适合于智能卡的实现,因而受到国内外学者的广泛关注。
国际上制定了椭圆曲线公钥密码标准I EEEP1363,RSA 等一些公司声称他们已开发出了符合该标准的椭圆曲线公钥密码。
我们学者也提出了一些公钥密码,另外在公钥密码的快速实现方面都有所突破。
公钥密码的快速实现是当前公钥密码研究中的一个热点,包括算法优化和程序优化。
另一个人们所关注的问题是椭圆曲线公钥密码的安全性证明问题。
公钥密码主要用于数字签名和密钥分配。
密码技术PPT课件
2.3 对称密码体制
对称密码又分为流密码和分组密码。 流密码的中心思想是以尽可能简单的方 式来生成一个伪随机性尽可能好的周期 序列。流密码体制以简洁、快速的特点， 成为新一代移动通信的主流加密算法； 分组密码是将明文序列划分成等长的分 组，对每一组用同一加密算法和同一密 钥进行加密。
21
2.3 对称密码体制
密码分析学则是研究分析破 译密码的学问。密码分析学 和密码编码学构成了信息安
全的攻防体系
6
密码技术概述
由信息安全的攻防两个方面共同构筑了信息保密系 统的模型，如图所示
流密码
密码系统
单钥体制(对称 密码体制)
分组密码
双钥体制（非对称 密码体制或公钥体制）
7
密码技术概述 Eve
Alice
Bob
信息保密系统模型
2
第二章 密码技术
本章内容提要: 密码技术概述 古典密码体制 对称密码体制 非对称密码体制 椭圆曲线密码体制 密码技术应用案例 密码技术发展趋势
3
2.1 密码技术概述
密码技术的最原始目的是秘 密通信，即研究对于传输信息的 变换技术以避免第三方对于信息 的窃取。可以认为，密码学早在 公元前400多年就产生了。古人 有意识地使用一些简单的方法来 加密信息，以确保他们通信的机 密
解密算法 密钥（Key）
控制加密和解密 算处加法理密操，密密作分钥钥的别和数称解据为密密加码密员时组对所规明采则文用进的行一
5
密码技术概述
密码编码学是对信息进行编 码实现隐蔽信息的一门学问， 以保护信息在传递过程中不
被敌方窃取、解读
密码学是研究信息系统安全保密的科学，它包含 两个分支，即密码编码学பைடு நூலகம்Cryptography）和密 码分析学（Cryptanalytics）。
《密码技术》PPT课件
48
2.3.1 密钥的生成与修改
密钥的生成
密钥的生成应具有随机性，即不可预测性，以抵 抗字典攻击。
密钥生成方法具有不重复生成法和重复密钥 生成法两种。
• 采用随机数生成器或伪随机数生成器来生成密钥。 • 由一个初始密钥生成多个密钥。
19
DES密码系统的安全性
弱密钥：如果DES密钥置换中所产生的16个 子密钥均相同，则这种密钥称为弱密钥。 如果一个密钥能够解密用另一个密钥加密的 密文，则这样的密钥对为半弱密钥。 为了确保DES加密系统的安全性，选择密钥时 不能使用弱密钥或者半弱密钥。
20
DES的安全性
DES系统的破译和安全使用
• 已知消息m,计算hash(m)是很容易的； • 已知c1=hash(m2),构造m2使hash(m2)=c1是困难
的 • 输入的一个小扰动，将引起输出完全不同。
41
数字签名中使用的签名算法（原文保密的数 字签名的实现方法）
42
2.2.2 基于RSA密码体制的数字签名
签名过程
S≡mdmodn，S即是对应于明文m的数字签名 签名者将签名S和明文m一起发送给签名验证者.
RSA算法的描述 选取长度应该相等的两个大素数p和q，计算其乘积：
n = pq 然后随机选取加密密钥e，使e和(p–1)*(q–1)互素。 最后用欧几里德扩展算法计算解密密钥d，以满足
ed mod((p–1)(q–1))=1 即
d = e–1 mod((p–1)(q–1)) e和n是公钥，d是私钥
27
50
• 数字信封技术首先使用秘密密钥加密技术对要发 送的数据信息进行加密，在这里还附上加密者本 人的数字签名，以确定加密者的身份。然后利用 公密钥加密算法对秘密密钥加密技术中使用的秘 密密钥进行加密，最后将加密后的源文件、签名、 加密密钥和时间戮放在一个信封中发送出去。 数字信封技术在内层使用秘密密钥加密技术，外 层采用公开密钥加密技术加密秘密密钥。
系统安全(考试题)
系统安全(考试题)一、填空1.信息安全是指秘密信息在产生、传输、使用和存储的过程中不被泄露或破坏。
2.计算机安全的4个方面包括：保密性，完整性，可用性和不可否认性。
3.计算机安全主要包括系统的系统安全和数据安全两个方面。
4.可用性是指系统在规定条件下，完成规定功能的能力。
物理安全技术、基础安全技术、系统安全技术、网络安全技术及应用安全技术组成。
PDRR模型。
7.物理安全又称为实体和基础设施安全，是保护计算机设备、设施（网络及通信线路）免地震、水灾、火灾、有害气体和其他环境事故（如电磁污染等）破坏的措施和过程。
8.物理安全技术主要是指对计算机及网络系统的环境、场地、设备、和通信线路等采取的安全技术措施。
9.物理安全包括环境安全、设备安全、电源系统安全和通信线路安全。
10.电源是所有电子设备正常工作的能量源泉，在计算机系统中占有重要地位。
11.计算机的电子元器件、芯片都密封在机箱中，有的芯片工作时的把表面温度相当高，一般电子元器件工作的温度范围是0-45℃。
12.放置计算机的房间内，湿度最好保持在40％-60％之间，湿度过高或过低对计算机的可靠性和安全性都有影响。
13.机房“三度”要求是温度、湿度、和洁净度。
14.计算机对电源有两个基本要求：电压要稳和供电不能间断。
15.引起计算机机房火灾的原因一般有：电气原因、人为事故和外部火灾蔓延。
16.密码理论与技术主要包括两部分：基于数学的密码理论与技术、非数学的密码理论与技术。
密码分析两个方面。
18.加密一般分为3类，是对称加密、非对称加密和单向散列函数。
密钥的安全性。
20．主要的非对称加密算法有RSA，DSA，DH，ECC等。
21.证书是PKI的核心元素，CA是PKI的核心执行者。
22.操作系统是一组面向机器和用户的程序，是用户程序和计算机硬件之间的接口，其目的是最大限度地、高效地、合理地使用计算机资源，同时对系统的所有资源（软件和硬件资源）进行管理。
23.在计算机系统的各个层次上，硬件、操作系统、网络软件、数据库管理系统软件以及应用软件，各自在计算机安全中都肩负着重要的职责。
信息论与编码第1章
第一章绪论（第一讲）（2课时）主要内容：（1）教学目标（2）教学计划（3）参考书（4）考试问题（5）信息论的基本概念（6）信息论发展简史和现状（7）通信系统的基本模型重点：通信系统的基本模型难点：通信系统的基本模型特别提示：运用说明：本堂课作为整本书的开篇，要交待清楚课程开设的目的，研究的内容，对学习的要求；在讲解过程中要注意结合一些具体的应用实例，避免空洞地叙述，以此激发同学的学习兴趣，适当地加入课堂提问，加强同学的学习主动性。
信息论与编码(Informatic s & Coding)开场白教学目标：本课程主要讲解香农信息论的基本理论、基本概念和基本方法，以及编码的理论和实现原理。
介绍信息的统计度量，离散信源，离散信道和信道容量；然后介绍无失真信源编码、有噪信道编码，以及限失真信源编码等，然后介绍信道编码理论，最后也简单介绍了密码学的一些知识。
教学重点：信息度量、无失真信源编码、限失真信源编码、信道编码的基本理论及实现原理。
教学计划：信息论：约20学时信道编码：约19学时*密码学：约8学时参考书：1．信息论与编码，曹雪虹张宗橙编，北京邮电大学出版社，20012．信息论—基础理论与应用，傅祖芸编著，电子工业出版社，20013．信息理论与编码，姜丹钱玉美编著4．信息论与编码，吴伯修归绍升祝宗泰俞槐铨编著，1987考试问题：第一章绪论信息论的基本概念信息论发展简史和现状通信系统的基本模型§1.1 信息论的基本概念信息论是一门应用近代数理统计方法来研究信息的传输和处理的科学。
在涉及这门课程的具体内容之前，很有必要在引言中，首先放宽视野，从一般意义上描述、阐明信息的基本含意。
然后，再把眼光收缩到信息论的特定的研究范围中，指明信息论的假设前提，和解决问题的基本思路。
这样，就有可能帮助读者，在学习、研究这门课程之前，建立起一个正确的思维方式，有一个正确的思路，以便深刻理解、准确把握以下各章节的具体内容。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/10/23
1
第1章 一个简单的通信游戏b想在晚上一起外出，但是他们定不 下来是去电影院还是歌剧院。尽管如此，他们达成了一
个通过掷硬币来决定的协议，这和我们都很熟悉的掷硬 币游戏一样。
在通信规程的研究中，对上述的一个多方游戏可以给予 一个更“科学的”名字：协议。一个协议是一个适当定 义的，在多个参与方之间执行的规程。这里要注意多个 实体参与的重要性；如果一个规程仅由一个实体执行， 那么它只是一种程序，不能称之为协议。
2020/10/23
2/41
第1章 一个简单的通信游戏
1.1 一个通信游戏
2020/10/23
10/41
第1章 一个简单的通信游戏
1.2 描述密码系统和协议的准则
4. 采用实际的和可用的原型和服务 适用于某种应用的安全性级对于另外一种应用未必就足够好。 5. 开放性
2020/10/23
11/41
第1章 一个简单的通信游戏
1.2 描述密码系统和协议的准则
6. 明确性
1. 明确所需要的所有假定； 2. 要明确所提供的确切的安全服务； 机密性；认证；不可否认；知识证明 3. 要明确数学方面的一些特殊情况。
2020/10/23
12/41
2020/10/23
8/41
第1章 一个简单的通信游戏
1.2 描述密码系统和协议的准则
2. 对安全性的信心要依据所建立的“种系”
我们如何才能相信一个密码算法或协议是安全的呢？能否 因为还没有人攻破它就说它是安全的呢？ 一般来说，对一个未被攻破的算法，我们只能说还不知道 如何攻破它。因为在密码学中，一个被攻破的算法有时意 味着能够定量地度量；如果一个未被攻破的算法没有这种 度量，那我们就甚至无法断言一个未被攻破的算法是否比 一个已被攻破的算法更安全。
2020/10/23
6/41
第1章 一个简单的通信游戏
1.2 描述密码系统和协议的准则
一个基本问题：
什么是好的密码系统和协议？
2020/10/23
7/41
第1章 一个简单的通信游戏
1.2 描述密码系统和协议的准则
1. 保护的程度与应用需求相符合
对很多公平掷币的更重要的应用场合，实用杂凑函数不一 定就是好的，必须用更加严格的密码技术。另一方面，对 决定娱乐场点来说，使用重量级密码技术显然是不必要的。 对有些应用来说，太强的保护甚至会妨碍想要的安全服务 的正常性能。
现在我们假想这两个朋友尝试在电话上执行上述协议， Alice向Bob说：“你选一面，然后我抛硬币并告诉你是 否赢了”。
是否可行？ 为什么？
2020/10/23
3/41
第1章 一个简单的通信游戏
1.1 一个通信游戏
现在我们假想这两个朋友尝试在电话上执行上述协议，Alice向 Bob说：“你选一面，然后我抛硬币并告诉你是否赢了”。
2020/10/23
9/41
第1章 一个简单的通信游戏
1.2 描述密码系统和协议的准则
3. 实际效率
一个密码协议不仅是一个算法，也是一个通信过程，该过 程包括不同协议参与者在一组约定规则下通过计算机网络 进行的消息传递。因此，在效率度量方面协议就多了一个 量纲：通信交互的次数，通常称为通信轮数。