应用密码学第10讲
密码学原理与应用
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密码学原理与应用一、密码学基础概念密码学是研究保密通信和数字签名的科学。
它涵盖了密码学原理、密码算法和密码协议等方面。
为了保证通信安全,传输的信息必须经过加密处理。
加密是指将明文经过某种算法转换成密文,这样即便黑客截取了密文也无法直接解读。
解密是指将密文还原成明文的过程。
密钥是加密算法的重要组成部分。
上述的加密过程是通过使用密钥实现的。
密钥的保密性至关重要,只有掌握了正确的密钥才能够进行解密。
密码学中涉及到的重要概念包括对称密钥加密、非对称密钥加密、数字签名、哈希算法等。
二、对称密钥加密对称密钥加密也称为共享密钥加密。
在对称密钥加密中,加密和解密使用同一密钥。
对称密钥加密的优点是加、解密速度快,适用于大量信息的加密。
然而,对称密钥算法存在一个严重问题,那就是密钥的分发问题。
在传输信息前,发收双方必须先约定密钥,这就需要通过安全的方式将密钥传输给对方。
一旦密钥被泄露,黑客就可以轻易地解密信息,导致信息泄露。
三、非对称密钥加密非对称密钥加密也称为公钥加密。
在非对称密钥加密中,加密和解密使用不同的密钥,即公钥和私钥。
公钥是公开的,任何人都可以使用它进行加密,而私钥只有拥有者才能使用。
非对称密钥加密算法具有更好的安全性,因为攻击者无法从公钥推断出私钥。
在传输信息之前,发收双方可以先通过加密方式进行密钥协商,从而保证密钥的安全。
四、数字签名数字签名是指对信息进行加密处理,再通过私钥进行签名,确保数字文件的真实性、完整性和不可否认性。
数字签名的过程包括摘要算法(将明文转换为固定长度的字符串)、公钥加密(使用私钥签名密文)、验证签名(使用公钥验签)等。
数字签名可以应用于许多领域,包括电子商务、数字合同、电子书等。
数字签名可以防止篡改和伪造,在保护数字权益和交易安全方面发挥重要作用。
五、哈希算法哈希算法是一种将任意长度的消息压缩成一个固定长度摘要消息的过程。
哈希算法经常用于加密算法中,将消息转换为摘要消息,再通过密钥和加密算法进行加密。
应用密码学(1-10章全) 精品
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• 密码学是信息安全学科建设和信息系统安全工程实践 的基础理论之一。
• 对密码学或密码技术一无所知的人不可能从技术层面 上完全理解信息安全。
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第1章 密码学概述
1.2 密码技术发展简介
根据不同时期密码技术采用的加密和解密实现手段的不同特点 ,密码技术的发展历史大致可以划分为三个时期,即古典密码、 近代密码和现代密码时期。
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第1章 密码学概述
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。 对于数据,仍然希望每一个数据单元发送到或来源于预期的实体, 这就是数据源鉴别。数据源鉴别隐含地提供数据完整性服务。密码学可通过 数据加密、数字签名或鉴别协议等技术来提供这种真实性服务。
第1章 密码学概述
本章主要内容
• 信息安全与密码技术 • 密码技术发展简介 • 密码学基本概念 密码学的主要任务 密码系统的概念
对密码系统的攻击
密码系统的安全性 密码体制的分类
对称与非对称密码体制的主要特点
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第1章 密码学概述
1.1
信息安全与密码技术
• 密码技术是一门古老的技术; • 信息安全服务要依赖各种安全机制来实现,而许多安 全机制则需要依赖于密码技术 ; • 密码学贯穿于网络信息安全的整个过程,在解决信息 的机密性保护、可鉴别性、完整性保护和信息抗抵赖 性等方面发挥着极其重要的作用。
应用密码学
清华大学出版社 2008年9月
课程主要内容
应用密码学
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AES算法的加密过程:
一、先对明文进行分组,每组长度为128位的明文段长度,逐段加密。将128位明文段先进行一次轮密钥加密。
二、依次再对上述轮密钥加密过的明文段进行字节替换、行移位、列混合,最后再进行一次轮密钥加密;
三、对上述二中的所有步骤重复九次;
四、对第一组数据进行最后一次的加密,对第九次进行完轮密钥加密后的数据再一次进行字节替换、行移位(注:最后一次没有列混合),然后再进行轮密钥加密,输出密文。
古典密码技术
1、替代密码:
一、单表替代密码(只用一张表对密码进行一次替代得到从明文到密文的转换):一般单表替代密码、移位密码(将每一位按照定的比例长度进行移位)、仿射密码(利用一个线性式子得到一个一对一的替换算法)、密钥短语密码(选用一个英文短语或单词串作为密钥,去掉其中重复的字母得到一个无重复字母的字符串,然后再将字母表中的其他字母依次写于此字母串后,就可构造出一个字母替代表)。
3、密文反馈模式CFB:在加密的过程中使前后分组加密的密文之间有更强的关联性的一种加密方法,具体请参书(64页)。
4、输出反馈模式OFB:把分组加密算法作为密钥流生成器使用,加密算法的输出直接放入反馈寄存器的同时与明文按位加产生密文。
5、计数器模式CTR:该模式不是用加密算法的输出填充寄存器,而是将一个计数器输入到寄存器中,具体参看书中内容(66页)。
当对明文进行加密时,需进行分组,当最后分组长度不够指定长度时,需要对其进行填充,其填充方法:在最后一个分组之后进行填充,保证填充后的分组的最后64位为整个输入信息M的总长度(以位为单位),然后在中间进行填充。填充方式有两种,一种是全部填充0,另一种是填充序列的最高位为1,其余为0。
大学课程《应用密码学》课后答案
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答:密码编码系统通常有三种独立的分类方式: (1) 按照明文变换到密文的操作类型可分为代替和换位。
* 代替:即明文中的每个元素(比特、字母、比特组合或字母组合)被映射为另一个元 素。该操作主要达到非线性变换的目的。 * 换位:即明文中的元素被重新排列,这是一种线性变换,对它们的基本要求是不丢失 信息(即所有操作都是可逆的)。 (2) 按照所用的密钥数量多少可分为单密钥加密和双密钥加密。 * 单密钥加密:即发送者和接收者双方使用相同的密钥,该系统也称为对称加密、秘密 密钥加密或常规加密。 * 双密钥加密:即发送者和接收者各自使用一个不同的密钥,这两个密钥形成一个密钥 对,其中一个可以公开,称之为公钥,另一个必须为密钥持有人秘密保管,称之为私 钥。该系统也称为非对称加密或公钥加密。 (3) 按照明文被处理的方式不同可分为分组加密和流加密。 * 分组加密:一次处理一块(组)元素的输入,对每个输入块产生一个输出块。即一个 明文分组被当作一个整体来产生一个等长的密文分组输出,通常使用的是64位或128 位的分组大小。 * 流加密:也称为序列密码,即连续地处理输入元素,并随着该过程的进行,一次产生 一个元素的输出。即一次加密一个比特或一个字节。 2-7 网络安全模型和网络访问安全模型各适用于什么场合?
②多人通信时密钥组合的数量会出现爆炸性膨胀,使密钥分发更加复杂化, N 个人进 行两两通信,总共需要的密钥数为 C N = N ( N − 1) 2 。 ③通信双方必须统一密钥,才能发送保密的信息。如果发信者与收信人素不相识,这就 无法向对方发送秘密信息了。 ④除了密钥管理与分发问题, 对称密码算法还存在数字签名困难问题 (通信双方拥有同 样的消息,接收方可以伪造签名,发送方也可以否认发送过某消息) 。 非对称密码体制是加密密钥与解密密钥不同, 形成一个密钥对, 用其中一个密钥加密的 结果,可以用另一个密钥来解密的密码体制。非对称密码体制的优缺点: (1) 优点: ①网络中的每一个用户只需要保存自己的私有密钥, 则 N 个用户仅需产生 N
应用密码学
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应用密码学什么是密码学?密码学是研究保护信息安全的学科。
它主要涉及到加密和解密技术,用于确保在信息传输和存储过程中的保密性、完整性和认证。
密码学有两个基本的概念:明文和密文。
明文就是我们能够直接理解的原始信息,而密文是通过加密算法将明文转换为不可读的形式。
加密算法需要使用一个密钥来进行加密和解密的操作。
应用密码学的重要性在现代社会中,随着信息技术的发展,信息的传输和存储变得越来越容易。
但同时也带来了信息泄露和数据篡改等安全威胁。
应用密码学的目的就是确保信息在传输和存储的过程中不被未经授权的人访问和篡改。
应用密码学广泛应用于各个领域,例如电子商务、网络通信、金融交易等。
通过使用密码学技术,可以保护用户的隐私信息,确保交易过程的安全和可信。
密码学的基本原理密码学有两种基本的技术:对称加密和非对称加密。
对称加密对称加密是指加密和解密使用相同的密钥的加密方式。
在对称加密中,发送方使用密钥对明文进行加密,接收方使用相同的密钥对密文进行解密。
由于加密和解密使用的密钥相同,所以对称加密速度较快,适合大量数据的加密和解密。
常用的对称加密算法有DES、AES等。
非对称加密非对称加密是指加密和解密使用不同的密钥的加密方式。
在非对称加密中,发送方使用公钥对明文进行加密,接收方使用私钥对密文进行解密。
非对称加密算法具有更高的安全性,但加密和解密的速度较慢。
常用的非对称加密算法有RSA、DSA等。
应用密码学的实际应用HTTPSHTTPS是基于SSL/TLS协议的安全传输协议。
它使用非对称加密技术对网站的身份进行认证,并通过对称加密技术来保护传输的数据。
HTTPS可以确保用户在浏览网站、进行在线支付等操作时的安全性和可信度。
数字签名数字签名是一种用于验证数字内容真实性和完整性的技术。
数字签名使用私钥对文件进行签名,接收方使用公钥对签名进行验证。
数字签名可以防止文件被篡改,并且能够确认文件的发送方。
数据加密数据加密广泛应用于各种应用程序中,例如文件加密、数据库加密等。
密码学及安全应用10全解共39页文档
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51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法, 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现,法律就是这样 一种的 网,触 犯法律 的人, 小的可 以穿网 而过, 大的可 以破网 而出, 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏,庇 护着我 们大家 ;它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 —事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事,无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作使人精确。——培根
《应用密码学》课程简介
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《应用密码学》课程简介
密码技术是一门古老的技术,大概自人类社会出现战争以来就产生了密码;战争和科学技术的进步推动了密码学的发展。
密码技术作为信息安全的核心技术,密码学则是信息安全类专业的专业基础必修课,也是信息科学与技术(如计算机科学与技术、软件工程、通信工程、电子与信息工程、信息与计算科学、应用数学等专业)学科中大部分学生的重要选修课。
随着信息安全及网络应用技术的发展,我国政府十分重视密码技术和产业的发展,并把它列入我国优先发展的领域。
特别是随着计算机和计算机网络的广泛应用,密码学已经从战场走向了商场,尤其是电子政务、电子商务的发展给密码学开拓了广泛的应用空间,从而使密码学进入了空前繁荣的阶段。
本课程主要从密码算法理论基础、密码算法和密码算法应用等三方面进行讲授。
在全面讲解密码学基本知识和密码算法及其安全性的同时,重点介绍一些典型密码算法的应用,主要是为了强化对密码算法的理解掌握与应用;通过课程实验和与实际应用相结合的课程设计的锻炼,培养学生的工程实践及应用能力。
主要内容包括密码学基础知识、古典密码体制、序列密码体制、对称密码体制、非对称密码体制、Hash函数、数字签名、身份认证技术、密钥管理技术、密码学的新方向、密码学的应用等。
应用密码学
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应用密码学密码学是计算机科学一个分支,以研究密码和安全管理为主。
它的核心在于研究应用于安全领域的密码系统,以及利用密码学方法解决计算机安全问题相关的理论、算法、方法和技术。
它的应用范围很广,遍及网络安全、数据储存安全、系统安全、信息安全以及计算机取证等领域,可以把网络空间转变为安全的地带,为广大网民提供更安全稳定的网络环境。
应用密码学是一种高度分支化的技术,主要应用于网络传输、加密算法等方面,其主要功能在于保证网络数据安全性。
相关的保障机制有加密算法、认证算法、数字签名和隐秘性等。
加密算法是密码学中最为重要的内容,它是通过扰乱网络信息的原始内容,使其变得不可识别,从而防止被网络骇客拦截破译,保护网络传输中的信息安全。
现今常见的加密算法有RSA算法、AES算法、DES算法和MD5算法等,它们都有一定的安全级别和加密强度,可以满足不同的安全要求。
认证算法更准确地将数据从发送者发送到接收者,从而保护联网设备之间的身份认证和权限认证。
认证算法可以防止数据被非法传输或者被篡改,保护数据的正确性和完整性。
常见的认证算法有数字指纹认证法、哈希函数算法、椭圆曲线加密算法等。
数字签名是应用密码学的重要组成部分,它可以确保网络数据的真实性和完整性。
数字签名由发送方给出对密文的特定信息的数字计算,用于证明网络数据的完整性、真实性和可信性,可以有效的防止数据被篡改,保护用户的信息安全。
隐秘性是密码学的基本要求,是指未经授权的用户不能获得你的网络信息,为了提供隐秘性,建立了网络安全协议,如SSL(安全套接字层)、SSH(安全外壳)等,它们使用非对称加密算法来验证双方并保护信息中传输的数据不被窃取,确保网络安全。
密码学作为一个新兴的科学技术,它的发展默默的改变着我们的生活方式,它的出现使我们的网络环境更安全、更稳定,使网络信息传输更加安全可靠,为网民提供更高层次的安全保障。
应用密码学第10讲
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杂凑码是消息中所有比特的函数,因此提供了一种 错误检测能力,即改变消息中任何一个比特或几个 比特都会使杂凑码发生改变。
12
2、杂凑函数的使用方式
基本使用方式,共有以下6种(图6.3)
① 消息与杂凑码链接后用单钥加密算法加密。由于所用密钥 仅为收发双方A、B共享,因此可保证消息的确来自A并且未 被篡改。同时还由于消息和杂凑码都被加密,这种方式还提 供了保密性,见图6.3(a)。
M
H
K
|| E
D
K EK[M||H(M)]
4
2、MAC的使用过程
1) A首先计算MAC=CK(M); 2) A向B发送M‖MAC; 3) B收到M‖MAC后做与A相同的计算
MAC*=CK(M), 得到一新的MAC*; 4) 与收到的MAC做比较 MAC ? MAC* ;
如果仅收发双方知道K,且B计算得到的MAC与接收到的 MAC一致,则这一系统就实现了以下功能:
图6.4 迭代型杂凑函数的一般结构
21
最后一个分组中还包括整个函数输入的长度值,这 样一来,将使得敌手的攻击更为困难,即敌手若想 成功地产生假冒的消息,就必须保证假冒消息的杂 凑值与原消息的杂凑值相同,而且假冒消息的长度 也要与原消息的长度相等。
算法中重复使用一压缩函数f(注意,有些书将杂 凑函数也称为压缩函数,在此用压缩函数表示杂凑 函数中的一个特定部分),f 的输入有两项,一项是 上一轮(第i-1轮)输出的n比特值CVi-1,称为链接变 量,另一项是算法在本轮(第i轮)的b比特输入分组 Yi。f 的输出为n比特值CVi,CVi又作为下一轮的输 入。算法开始时还需对链接变量指定一个初值IV,
清华大学出版社 密码学PPT课件
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清华大学出版社 2008年9月
课程主要内容
第1章 密码学概述 第2章 古典密码技术 第3章 分组密码 第4章 公钥密码体制 第5章 散列函数与消息鉴别 第6章 数字签名技术 第7章 密钥管理技术 第8章 身份鉴别技术 第9章 序列密码 第10章 密码技术应用
第1章 密码学概述
✓ 二十世纪末的AES算法征集活动使密码学界又掀起了一次分组密码研究的 高潮。同时,在公钥密码领域,椭圆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,并在公钥密码技术中取得重 大进展。
✓ 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
图1.4(a) ENIGMA密码机
图1.4(b) TYPEX密码机
近代密码时期可以看作是科学密码学的前夜,这阶段的密码技术可以
说是一种艺术,是一种技巧和经验的综合体,但还不是一种科学,密码专 家常常是凭直觉和信念来进行密码设计. 和分析,而不是推理和证明。
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第1章 密码学概述
• 现代密码时期
本章主要内容
• 信息安全与密码技术 • 密码技术发展简介 • 密码学基本概念
➢ 密码学的主要任务 ➢ 密码系统的概念 ➢ 对密码系统的攻击 ➢ 密码系统的安全性 ➢ 密码体制的分类 ➢ 对称与非对称密码体. 制的主要特点
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Байду номын сангаас
第1章 密码学概述
1.1 信息安全与密码技术
• 密码技术是一门古老的技术;
④ 抗抵赖性
是一种用于阻止通信实体抵赖先前的通信行为及相关内容的安全特性 。密码学通过对称加密或非对称加密,以及数字签名等技术,并借助可信机 构或证书机构的辅助来提供这种服务。
应用密码学身份认证与访问控制介绍课件
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C
电子商务:保护用户隐私 和交易安全的重要手段
D
智能家居:保护家庭设备 和个人信息的安全
E
移动设备:保护移动设备 上的数据和应用的安全
F
云计算:保护云计算平 台和资源的安全
案例分析
实际案例介绍
● 案例1:银行身份认证系统 ● 案例2:企业员工访问控制 ● 案例3:政府电子政务系统 ● 案例4:电子商务网站用户身份验证 ● 案例5:社交媒体用户身份验证 ● 案例6:物联网设备身份验证 ● 案例7:移动支付身份验证 ● 案例8:云服务身份验证 ● 案例9:智能家居身份验证 ● 案例10:区块链身份验证
智能卡认证:使用智能卡进 行身份验证
04
数字证书认证:使用数字证 书进行身份验证
05
双因素认证:结合两种或多 种身份验证方法进行身份验
证
06
零知识证明:使用零知识证 明技术进行身份验证
身份认证的应用场景
登录网站或应用程序:用户需要提 01 供用户名和密码进行身份验证
访问受限资源:用户需要提供特定 02 权限才能访问某些资源
谢谢
密码分析:研究如何破解密 码系统的学科
公钥密码学:基于公钥和私 钥的加密技术
加密:将明文转换为密文的 过程
数字签名:用于验证信息的 完整性和身份认证的技术
密码系统:由加密算法、解 密算法和密钥组成的系统
密码协议:用于实现安全通 信和身份认证的协议
私钥密码学:基于对称密钥 的加密技术
身份认证技术
身份认证的定义
交易和支付:用户在进行交易和支 0 3 付时需要进行身份验证以确保安全
远程访问:用户需要提供身份验证 0 4 才能访问远程服务器和网络资源
访问控制技术
应用密码学
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应用密码学密码学是一门以数学为基础的相关信息理论、通讯技术、计算机网络及安全协议技术等的综合学科。
是信息安全的主要组成部分,是现代迅猛发展的学科之一,是从军用走向民用的一门新兴学科,是理论与实践相结合的一门学科。
密码学的发展史初等密码、机械密码、近代电子密码(20世纪50年代)、现代密码(20世纪70年代)密码学发展的标志性事件19世纪末,无线电的发明使密码学的发展进入一个开始发展的时期。
这一时期的密码的主要标志是以手工操作或机械操作实现的,通常称之为机械密码。
1949年,香农发表了<<秘密体制的通信理论>>(The Communication Theory of Secrecy Systems), 它证明了密码编码学是如何置于坚实的数学基础之上,从此密码学发展成为一个专门学科。
应用举例二次世界大战时, 德国人认为自己的“恩格尼玛”密码是不可破的。
1940年被英军破获。
1941年12月, 日本海军采用无线电静默和战略伪装, 骗过了美国人, 成功地偷袭了珍珠港。
但是, 1942年6月, 日本海军对中途岛发起的登陆作战因日本密码被破译, 终于遭到毁灭性的失败, 太平洋战争从此出现转机。
在1962年的古巴导弹危机中,苏美剑拔弩张,形势严峻。
据悉,美国人心生一计,故意用能被苏联截收、破译的密码告知其军队,准备与苏联开战。
这一手果然吓住了赫鲁晓夫。
甲午海战中北洋水师的覆灭,虽然其根本的原因在于清朝廷的腐败, 但是日本人破译了清军的密码也是一个重要的原因。
二战中, 美国还利用破译密码所获得的情报为其外交服务。
密码体制与密码分析密码体制(密码系统):密码编码学是改变信息形式以隐蔽其真实含义的学科。
具有这种功能的系统称为密码体制或密码系统(cryptographic system)明文和密文:被隐蔽的信息称为明文(plaintext),经过密码方法将明文变换成另一种隐蔽的形式称为密文(ciphertext)。
2019年《应用密码学》课程教学大纲

应用密码学》课程教学大纲、课程代码与名称课程代码:EI439001 中文名称:应用密码学英文名称:Applied Cryptography 、课程概述及与相关课程关系随着通信网络及安全技术的发展,网络与信息的安全性等受到了人们的广泛关注。
密码技术作为信息安全的核心技术,为信息的保密性、完整性、可用性和可靠性等提供了实现的一种手段,在电子商务/ 电子政务、网络通信等方面的受到了高度重视。
b5E2RGbCAP密码学是计算机、通信、应用数学、软件工程等专业的交叉学科,本课程主要学习古典密码体制、对称密码体制、非对称密码体制、序列密码体制、消息摘要算法等基础密码理论及典型算法,以及它们在密钥管理、密码协议、数字签名、身份认证、电子商务、数字通信和工业网络控制等方面的应用。
p1EanqFDPw图1 应用密码学与其它课程关系图《应用密码学》课程与其他课程的关系如图1 所示。
其中,《工程导论》、《面向对象程序设计》、《数据结构》和《信息安全数学基础》是《应用密码学》课程的前期课程,而具备《微积分Ⅰ》、《微积分Ⅱ》、《线性代数与空间解析几何》、《离散数学》、《概率论与数理统计》的知识,对于密码学算法的编程实现和理解是有帮助的。
DXDiTa9E3d通过本课程的学习,为进一步学习后续专业课程(如《信息安全理论与技术》、《信息对抗理论与技术》、《网络攻击与防御》、《灾难备份技术》、《信息隐藏与数字水印》、《系统加密与解密》和《安全系统整体解决方案设计》等课程)及在从事网络信息安全应用系统的设计与开发等实际工作奠定理论基础。
RTCrpUDGiT三、课程教学对象与教学目的适用专业:信息安全、信息对抗技术教学目的:(1)通过本课程的学习,学生能够掌握密码学的基本概念、古典密码体制、序列密码体制、对称密码体制和非对称密钥体制、消息摘要算法等基础密码理论及典型算法,以及它们在密钥管理、密码协议、数字签名、身份认证、电子商务、数字通信和工业网络控制等方面的应用;5PCzVD7HxA (2)通过本课程实验,进一步加深对密码算法及相关知识的理解与掌握;(3)本课程后期的《应用密码学》课程设计,在老师的指导下,以工程应用为背景,学生通过主动查找资料等,运用前期学过程序设计语言编程实现密码算法,进而完成加密/ 解密(可以实现对任意字符串和文件加密等功能)、消息摘要算法、数字签名、安全传输、安全存储、密钥共享等实用程序,进一步提高学生在实际项目中分析问题、解决问题和工程应用能力;jLBHrnAILg(4)通过本课程的学习,主要完成如表1 所示的指标。
《密码学应用》课件

05
案例分析
SSL/TLS协议的安全性分析
总结词
SSL/TLS协议是互联网上常用的安全通信协议,通过对传输的数据进行加密,保证数据传输过程中的机密性和完 整性。
详细描述
SSL/TLS协议采用了多种加密算法和协议机制,如RSA公钥加密算法、对称加密算法等,能够提供较高的安全性 。然而,随着互联网技术的发展,SSL/TLS协议也面临着越来越多的安全威胁,如中间人攻击、协议漏洞等。因 此,对SSL/TLS协议的安全性进行分析和评估是必要的。
SHA-256哈希函数的实例分析
总结词
SHA-256哈希函数是一种常用的密码学 哈希函数,具有很高的安全性和可靠性 。
VS
详细描述
SHA-256哈希函数可以对任何长度的数 据生成固定长度的哈希值,且具有很高的 抗碰撞性,即很难找到两个具有相同哈希 值的数据。在实际应用中,SHA-256哈 希函数被广泛用于数据完整性验证、数字 签名等领域,如文件校验、软件发布等场 景。
电子招投标
03
利用密码学技术,对电子政务中的招投标数据进行加密和签名
,确保招投标过程的公正、公平和公开。
云计算安全
数据加密
通过使用密码学技术,对云计算中存储和传输的数据进行加密, 确保数据的安全性和机密性。
访问控制
利用密码学技术进行云计算资源的访问控制,限制未授权用户的 访问和操作。
虚拟化安全
通过使用虚拟化安全技术,确保云计算环境中的虚拟机安全和隔 离,防止虚拟机之间的安全风险。
密码学主要包括密码编码学和密码分析学两个分支,前者研究如何对信息进行加 密保护,后者则研究如何对加密的信息进行破解或攻击。
应用密码学
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应用密码学随着科技的迅速发展,保护电子信息、保护敏感信息和保护数据安全变得更加重要。
以这个为背景,密码学就是解决这类问题所需要的技术。
它不仅提供数据传输中信息安全和数据保护的方法,而且可以确保数据发送者和接收者之间的私密性。
从理论上讲,应用密码学主要是为了改善电子信息的保护,而无论是采取有线还是无线的方式传输信息,都必须要建立一个安全的信道,以保护信息不受破坏,而这就是密码学所实现的。
应用密码学在电子信息交换中发挥着重要作用,它可以帮助改善电子信息传输的安全性,有效防止非法的窃取、修改、损坏以及删除。
同时它还可以恢复信息和数据,确保电子信息安全。
应用密码学的方法有很多,其中最常用的是对称加密法,它的原理是发送者和接收者使用同一个密钥来进行加密,这样可以保证数据在发送和接收的过程中能够保密。
另一种是非对称加密法,原理是加密和解密使用不同的密钥,这样可以确保发送者将信息发送给接收者,而接收者无法获取发送者的加密信息,这就是所谓的“单方面信息”。
不仅如此,还有另外一种称为散列法的方法,它可以帮助安全地传输数据,发送者和接收者之间可以共享一个称为“散列值”的加密技术,它可以用来检查传输的数据是否发生了改变,从而避免破坏和篡改的可能性。
在电子信息传输的过程中,安全性是最重要的,所以应用密码学变得更加重要。
无论是通过有线还是无线的方式发送数据,应用密码学的基本原理和技术更多的是为了解决电子信息传输的安全问题,使用不同的加密算法可以有效地抵御越来越复杂的恶意攻击和类型的网络侵入,从而帮助电子信息安全传输。
应用密码学并不是十分复杂,而是通过解决安全传输的问题,帮助人们更加安全和舒适地使用电子信息,减少网络攻击的可能性,也提高了电子信息传输的安全性。
因此,应用密码学在电子信息传输中发挥着至关重要的作用,是极其重要的一种技术。
计算机应用密码学 课件
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对称密钥密码又可分为: 对称密钥密码又可分为: 分组密码:每次对一块数据加密, 分组密码:每次对一块数据加密,多数网络加密应用 DES,IDEA,RC6, 流密码: 流密码:每次对一位或一字节加密 手机 One-time padding One公开密钥密码: 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。 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, 数字签名,身份认证 RSA,ECC,ElGamal 加密解密速度慢
如果算法的保密性是基于保持算法的秘密,这种算法称为受限制的算 如果算法的保密性是基于保持算法的秘密,这种算法称为受限制的算 法。 现代密码学用密钥解决问题,密钥用K表示。 现代密码学用密钥解决问题,密钥用K表示。K可以是很多值里的任 意值。 意值。 密钥K的可能值的范围叫做密钥空间 keyspace) 密钥空间( 密钥K的可能值的范围叫做密钥空间(keyspace)。 如加密和解密都用一个密钥, 解密函数变成: 如加密和解密都用一个密钥,加/解密函数变成: EK(M)=C DK(C)=M ))=M DK(EK(M))=M
信息安全的其它方面 – 信息的不可否认性 信息的不可否认性Non-repudiation : 要求无论发送方还是接收方都不能抵赖所进行的传输。 要求无论发送方还是接收方都不能抵赖所进行的传输。 – 鉴别 鉴别Authentication 鉴别就是确认实体是它所声明的。适用于用户、进程、 鉴别就是确认实体是它所声明的。适用于用户、进程、 系统、信息等。 系统、信息等。 – 审计 审计Accountability 确保实体的活动可被跟踪。 确保实体的活动可被跟踪。 – 可靠性 可靠性Reliability 特定行为和结果的一致性。 特定行为和结果的一致性。
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图6.4 迭代型杂凑函数的一般结构
21ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
最后一个分组中还包括整个函数输入的长度值,这 最后一个分组中还包括整个函数输入的长度值, 样一来,将使得敌手的攻击更为困难, 样一来,将使得敌手的攻击更为困难,即敌手若想 成功地产生假冒的消息, 成功地产生假冒的消息,就必须保证假冒消息的杂 凑值与原消息的杂凑值相同, 凑值与原消息的杂凑值相同,而且假冒消息的长度 也要与原消息的长度相等。 也要与原消息的长度相等。 算法中重复使用一压缩函数f(注意, 算法中重复使用一压缩函数 (注意,有些书将杂 凑函数也称为压缩函数, 凑函数也称为压缩函数,在此用压缩函数表示杂凑 函数中的一个特定部分), 的输入有两项, ),f 函数中的一个特定部分), 的输入有两项,一项是 上一轮( 比特值CV 上一轮(第i-1轮)输出的 比特值 i-1,称为链接变 轮 输出的n比特值 另一项是算法在本轮( 轮 量,另一项是算法在本轮(第i轮)的b比特输入分组 比特输入分组 Yi。f 的输出为 比特值 i,CVi又作为下一轮的输 的输出为n比特值 比特值CV 算法开始时还需对链接变量指定一个初值IV, 入。算法开始时还需对链接变量指定一个初值 ,
否则敌手获得M和MAC后就有可能修改M中弱的部分,从而伪造出一个与原MAC 相匹配的新消息。
8
三、数据认证算法 数据认证算法是最为广泛使用的消息认证码中的一个, 数据认证算法是最为广泛使用的消息认证码中的一个,已作为 FIPS Publication(FIPS PUB 113)并被 作为X9.17标准。 标准。 ( )并被ANSI作为 作为 标准 算法基于CBC模式的 模式的DES算法,其初始向量取为零向量。 算法, 算法基于 模式的 算法 其初始向量取为零向量。 需被认证的数据(消息、记录、文件或程序)被分为 比特长 需被认证的数据(消息、记录、文件或程序)被分为64比特长 的分组D 其中最后一个分组不够64比特的话 比特的话, 的分组 1,D2,…,DN,其中最后一个分组不够 比特的话, , 可在其右边填充一些0, 可在其右边填充一些 ,然后按以下过程计算数据认证码 见图6.2): (见图 ):
M S ||
H
||
MS H(M||S)]
||
H 比较
图6-3(e)杂凑函数使用方式之五
17
这种方式是在⑤ ⑥ 这种方式是在⑤中消息与杂凑值链接以后再增加单 钥加密运算,从而又可提供保密性,见图6.3(f)。 钥加密运算,从而又可提供保密性,见图 。
M S ||
H
||
E
D
MS H(M||S)]
||
H 比较
9
图6.2 数据认证算法
10
O1 = EK ( D1 ) O2 = EK ( D2 ⊕ O1 ) O3 = EK ( D3 ⊕ O2 ) M ON = EK ( DN ⊕ ON −1 )
其中E为 加密算法, 为密钥 为密钥。 其中 为DES加密算法,K为密钥。 加密算法 数据认证码或者取为O 或者取为O 的最左M个比特 个比特, 数据认证码或者取为 N或者取为 N的最左 个比特, 其中16≤M≤64。 其中 。
K M
H
|| E
E K
D
M
H 比较
ESKA[H(M)]
D PKA
SKA 图6-3(d)杂凑函数使用方式之四
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使用这种方式时要求通信双方共享一个秘密值S, ⑤ 使用这种方式时要求通信双方共享一个秘密值 , A计算消息 和秘密值 链接在一起的杂凑值,并将此 计算消息M和秘密值 链接在一起的杂凑值, 计算消息 和秘密值S链接在一起的杂凑值 杂凑值附加到M后发往 后发往B。 也有S, 杂凑值附加到 后发往 。因B也有 ,所以可重新计 也有 算杂凑值以对消息进行认证。由于秘密值S本身未被发 算杂凑值以对消息进行认证。由于秘密值 本身未被发 敌手无法对截获的消息加以篡改, 送,敌手无法对截获的消息加以篡改,也无法产生假 消息。这种方式仅提供认证,见图6.3(e)。 消息。这种方式仅提供认证,见图 。
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第二节 杂凑函数
一、杂凑函数的定义及使用方式
1、杂凑函数的定义 、
杂凑函数H是一公开函数,用于将任意长的消息M 杂凑函数 映射为较短的、固定长度的一个值H(M),作为认证 H(M) 符,称函数值H(M)为杂凑值、杂凑码或消息摘要。 杂凑码是消息中所有比特的函数,因此提供了一种 错误检测能力,即改变消息中任何一个比特或几个 比特都会使杂凑码发生改变。
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找出任意两个不同的输入x、 ,使得H(y)=H(x)在 ⑥ 找出任意两个不同的输入 、y,使得 在 计算上是不可行的。如果单向杂凑函数满足这一性质, 计算上是不可行的。如果单向杂凑函数满足这一性质, 则称其为强单向杂凑函数。 则称其为强单向杂凑函数。 第⑤和第⑥个条件给出了杂凑函数无碰撞性的概念, 和第⑥个条件给出了杂凑函数无碰撞性的概念, 如果杂凑函数对不同的输入可产生相同的输出,则 如果杂凑函数对不同的输入可产生相同的输出, 称该函数具有碰撞性。 称该函数具有碰撞性。
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算法的核心技术是设计无碰撞的压缩函数f, 算法的核心技术是设计无碰撞的压缩函数 ,而敌手 对算法的攻击重点是f 的内部结构,由于f 对算法的攻击重点是 的内部结构,由于 和分组密码 一样是由若干轮处理过程组成,所以对f 一样是由若干轮处理过程组成,所以对 的攻击需通 过对各轮之间的位模式的分析来进行, 过对各轮之间的位模式的分析来进行,分析过程常常 需要先找出f 的碰撞。由于f 是压缩函数, 需要先找出 的碰撞。由于 是压缩函数,其碰撞是不 可避免的,因此在设计f 可避免的,因此在设计 时就应保证找出其碰撞在计 算上是不可行的。 算上是不可行的。
一、消息认证码的定义及使用方式
1、消息认证码的定义
消息认证码是指消息被一密钥控制的公开函数作用后产生 消息认证码 的、用作认证符的、固定长度的数值,也称为密码校验和, 简称MAC( message authentication code )。
MAC=CK(M)
其中: K是通信双方A和B共享的密钥, CK(·)是密钥控制的 公开函数, M是A欲发送给B的消息。
K
K
图6-3(f)杂凑函数使用方式之六
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二、杂凑函数应满足的条件
杂凑函数的目的是为需认证的数据产生一个“指纹” 杂凑函数的目的是为需认证的数据产生一个“指纹”。 为了能够实现对数据的认证,杂凑函数应满足以下条 为了能够实现对数据的认证, 件: 函数的输入可以是任意长。 ① 函数的输入可以是任意长。 函数的输出是固定长。 ② 函数的输出是固定长。 已知x, 较为容易, ③ 已知 ,求H(x)较为容易,可用硬件或软件实现。 较为容易 可用硬件或软件实现。 已知h,求使得H(x)=h的x在计算上是不可行的, 在计算上是不可行的, ④ 已知 ,求使得 的 在计算上是不可行的 这一性质称为函数的单向性, 为单向杂凑函数。 这一性质称为函数的单向性,称H(x)为单向杂凑函数。 为单向杂凑函数 已知x,找出y(y≠x)使得 使得H(y)=H(x)在计算上是不 ⑤ 已知 ,找出 使得 在计算上是不 可行的。如果单向杂凑函数满足这一性质, 可行的。如果单向杂凑函数满足这一性质,则称其为 弱单向杂凑函数。 弱单向杂凑函数。
M
H
|| E K
M EK[H(M)]
H 比较
D K
图6-3(b)杂凑函数使用方式之二
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用公钥加密算法和发送方的秘密钥仅加密杂凑码。 ③ 用公钥加密算法和发送方的秘密钥仅加密杂凑码。 一样,这种方式提供认证性, 和②一样,这种方式提供认证性,又由于只有发送 方能产生加密的杂凑码, 方能产生加密的杂凑码,因此这种方式还对发送方 发送的消息提供了数字签字, 发送的消息提供了数字签字,事实上这种方式就是 数字签字,见图6.3(c)。 数字签字,见图 。
5
② 接收方相信发送方不是冒充的,这是因为除收发 双方外再无其他人知道密钥,因此其他人不可能对 自己发送的消息计算出正确的MAC。
3、MAC的基本使用方式 、 的基本使用方式
上述过程中,由于消息本身在发送过程中是明文形式,所以 这一过程只提供认证性而未提供保密性。为提供保密性可在 MAC函数以后(如图6.1(b))或以前(如图6.1(c))进行一次加密, 而且加密密钥也需被收发双方共享。
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最后一轮输出的链接变量CVL即为最终产生的杂凑值。 即为最终产生的杂凑值。 最后一轮输出的链接变量 即为最终产生的杂凑值 通常有b>n,因此称函数 为压缩函数。算法可表达如 为压缩函数。 通常有 ,因此称函数f为压缩函数 下: 比特长的初值; CV0=IV=n比特长的初值; 比特长的初值 CVi=f(CVi-1,Yi-1);1≤i≤L; ; ; H(M)=CVL
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三、迭代型杂凑函数的一般结构 迭代型杂凑函数的一般结构
目前使用的大多数杂凑函数如MD5、SHA,其结构 、 目前使用的大多数杂凑函数如 , 都是迭代型的,如图6.4所示 其中函数的输入M被 所示。 都是迭代型的,如图 所示。其中函数的输入 被 分为L个分组 个分组Y 每一个分组的长度为b比 分为 个分组 0,Y1,…,YL-1,每一个分组的长度为 比 最后一个分组的长度不够的话,需对其做填充。 特,最后一个分组的长度不够的话,需对其做填充。
4
2、MAC的使用过程 、 的使用过程
1) A首先计算MAC=CK(M); 2) A向B发送M‖MAC; 3) B收到M‖MAC后做与A相同的计算 MAC*=CK(M), 得到一新的MAC*; 4) 与收到的MAC做比较 MAC ? MAC* ;
如果仅收发双方知道K,且B计算得到的MAC与接收到的 MAC一致,则这一系统就实现了以下功能: ① 接收方相信发送方发来的消息未被篡改,这是因为攻击者 不知道密钥,所以不能够在篡改消息后相应地篡改MAC,而 如果仅篡改消息,则接收方计算的新MAC将与收到的MAC不 同。