密码技术
计算机科学中的密码技术
计算机科学中的密码技术密码技术是计算机科学中至关重要的一个领域。
它可以预防数据泄漏，保护机密信息，并且有效的防止网络攻击。
本文将从三个方面介绍计算机科学中的密码技术：对称加密、非对称加密以及哈希函数。
一、对称加密对称加密是一种加密方式，其中加密和解密都使用相同的密钥。
这意味着需要安全分发密钥来保护加密数据并防止未经授权的访问。
对称加密算法通常分为分组密码和流密码两种类型。
分组密码将明文分为块，并使用相同的密钥加密每个块，从而生成密文。
这些块可以是比特序列或者是更大的块。
分组密码算法中比较常见的有DES（数据加密标准），Triple-DES，AES（高级加密标准）等。
流密码则通过加密明文和随机密钥序列的异或运算来生成密文。
这种密码算法可以被看作是分组密码的一种变体，其中块是一位比特。
流密码算法中比较常见的有RC4，ChaCha20等。
二、非对称加密非对称加密是一种公钥加密技术。
这里需要两个密钥：公钥和私钥。
公钥是公开的，并且任何人都可以使用它来加密消息。
相反，解密消息需要私钥，这个私钥只能由接收方持有。
这种加密方式的一种优点是可以避免安全分发密钥的问题，但是会增加加密和解密的计算量。
非对称加密算法比较常见的有RSA（可扩展的加密算法）和椭圆曲线加密算法（ECC）。
三、哈希函数哈希函数是一种将任意长度的输入映射为固定长度的输出的函数。
这个输出通常称为散列值或者数字指纹。
哈希函数的一个主要特性是当输入数据发生变化时，输出结果必须发生变化。
散列值用于验证数据的完整性，它通常用于数字签名和消息认证码（MAC）等方面。
SHA-1和MD5是最常使用的哈希函数之一。
但是最近关于它们的安全问题已经被发现，因此人们更常使用SHA-256、SHA-384和SHA-512等更多安全的哈希算法。
结论密码学技术是计算机科学的研究，包括对称加密算法、非对称加密算法和哈希函数。
现代密码学可以帮助数据保持安全，并且保证保密性和完整性，从而预防数据泄露和网络攻击。
第3章密码技术
密码算法是在密钥控制下的一簇数学运算。根 据消息密级的不同，算法强度可以不同。
1.密码算法的分类
（1）对称密码算法
也称为单密钥密码算法。其特征是加密与解密 的密钥是一样的或相互可以导出的。
对称加密体制，如图3.3所示。
明文
E1 加密
密文
信道
密文
E2 解密
明文
通过试算我们找到，当d=7时，e×d≡1 mod φ(n)同余 等式成立。因此，可令d=7。从而我们可以设计出一 对公私密钥，加密密钥（公钥）为：KU =(e,n)=(3,33)，解密密钥（私钥）为：KR =(d,n)=(7,33)。
将明文信息数字化，假定明文英文字母编码表为按字 母顺序排列数值，则字母y的明文信息为25，对其加 密得密文：C=253（mod 33）=16；对16解密得明文： M=167（mod 33）=25。
（6）RSA体制
一个可逆的公钥密码体制，它利用了如下基本事实：
寻找大素数是相对容易的，而分解两个大素数的积在 计算上是不可行的。
RSA体制的密钥对的产生过程如下：
选择两个大素数p和q（典型在10100以上）。
计算n=pq，φ(n)=(p-1)(q-1)。
选择e，并使e与φ(n)互为素数。
（3）公钥密码体制的两种基本应用模式 加密模式：公钥加密，私钥解密。 认证模式：私钥加密，公钥解密。
可用于这两种模式的公钥密码体制称为可逆公钥密码 体制，只能用于认证模式的公钥密码体制称为不可逆 公钥密码体制。
（4）公钥密码体制的安全性基础 对算法设计者来说，公钥密码体制的设计比对称密码
3.4 密钥及密钥管理框架
密钥是密码算法中的可变参数。现代密码学中有句名 言：“一切秘密寓于密钥之中”。密钥需要保密，而 密码算法是公开的。密码体制的安全性是建立在对密 钥的保密基础上的。
密码技术
（4）可以完成数字签名和数字鉴别。发信人使用只有自己 知道的密钥进行签名，收信人利用公开密钥进行检查，既方 便又安全。
置换选择函数PC-1
Ci(28位)
Di(28位)
14 3 23 16 41 30 44 46
17 28 19 7 52 40 49 42
11 15 12 27 31 51 39 50
24 6 4 20 37 45 56 36
1 21 26 13 47 33 34 29
5 10 8 2 55 48 53 32
难以解决数字签名验证的问题。
解决密钥分发的困难 数字签名的需要 依据数学问题的不同，可分为三类：
基于整数分解问题：RSA 基于离散对数问题：DSA，DH 基于椭圆曲线点群上离散对数问题：ECDSA
【RSA密码体制】 密钥产生
假设Alice想要通过一个不可靠的媒体接收Bob的一条私人讯息。她 可以用以下的方式来产生一个公钥和一个私钥： 随意选择两个大的质数p和q，p不等于q，计算n=p×q。 根据欧拉函数，不大于N且与N互质的整数个数为（p-1）(q-1) 选择一个整数e与（p-1）（q-1）互质，并且e小于（p-1）(q-1) 用公式计算d：d× e ≡ 1 (mod (p-1)(q-1)) 将p和q的记录销毁。 e是公钥，d是私钥。d是秘密的，而n是公众都知道的。Alice将她 的公钥传给Bob，而将她的私钥藏起来。
用户2 （保存自己的私钥、公钥）
Internet
用户4 （保存自己的私钥、公钥）
第3章密码技术
3.2 对称加密算法
分组密码 分组密码是将明文消息编码表示后的数字（简称明文数字） 序列，划分成长度为n的组（可看成长度为n的矢量），每 组分别在密钥的控制下变换成等长的输出数字（简称密文 数字）序列。 扩散（diffusion）和扰乱（confusion）是影响密码安全的 主要因素。扩散的目的是让明文中的单个数字影响密文中 的多个数字，从而使明文的统计特征在密文中消失，相当 于明文的统计结构被扩散。 扰乱是指让密钥与密文的统计信息之间的关系变得复杂， 从而增加通过统计方法进行攻击的难度。扰乱可以通过各 种代换算法实现。 分组密码包括DES、IDEA等。
3.2 对称加密算法
DES算法 主要有以下四点： （1）提供高质量的数据保护，防止数据未经授权 的泄露和未被察觉的修改； （2）具有相当高的复杂性，使得破译的开销超过 可能获得的利益，同时又要便于理解和掌握； （3）DES密码体制的安全性应该不依赖于算法的 保密，其安全性仅以加密密钥的保密为基础； （4）实现经济，运行有效，并且适用于多种完全 不同的应用。
3.2 对称加密算法
对称加密采用了对称密码编码技术，它的特点是文件加密 和解密使用相同的密钥，或加密密钥和解密密钥之间存在 着确定的转换关系。这种方法在密码学中叫做对称加密算 法，其实质是设计一种算法，能在密钥控制下，把 n比特 明文置换成唯一的n比特密文，并且这种变换是可逆的。 根据不同的加密方式，对称密码体制又有两种不同的实现 方式，即分组密码和序列密码（流密码）。
3.3 非对称加密技术
RSA算法公钥和私钥的生成
假设 A 要与 B 进行加密通信，该怎么生成公钥和私钥呢？ 1.随机选择两个不相等的质数 p 和 q。 假设 A 选择了 3 和 11。 （实际应用中，这两个质数越大，就越难破解。 ） 2.计算 p 和 q 的乘积 n。 n=3× 11=33 n 的长度就是密钥长度。33 写成二进制是 100001，一共有 6 位，所以这个 密钥就是 6 位。 实际应用中， RSA 密钥一般是 1024 位， 重要场合则为 2048 位。 3.计算 n 的欧拉函数 (n) 。 根据公式：
密码技术
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2. DES算法关键操作 DES算法关键操作
(1) 初始置换,逆初始置换及其参数表 初始置换, DES算法在加密前 DES算法在加密前, 首先执行一个初始置换操 算法在加密前, 初始置换表将 位明文的位置 按照规定的初始置换表 64 位明文的 作 , 按照规定的 初始置换表 将 64位明文的位置 进行变换,得到一个乱序的64位明文 位明文. 进行变换,得到一个乱序的64位明文. 经过16轮运算后 通过一个逆初始置换操作, 轮运算后, 经过16轮运算后, 通过一个逆初始置换操作, 按照规定的逆初始置换表将左半部分32位和右 逆初始置换表将左半部分 按照规定的逆初始置换表将左半部分32位和右 半部分32位合在一起 得到一个64位密文 位合在一起, 位密文. 半部分32位合在一起,得到一个64位密文. 初始置换和逆初始置换并不影响 DES 的安全 性 , 其主要目的是通过置换将明文和密文数据 变换成字节形式输出,易于DES芯片的实现 芯片的实现. 变换成字节形式输出,易于DES芯片的实现.
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(2) 密钥置换及其参数表 64位密钥中 每个字节的第8 位密钥中, 在64位密钥中, 每个字节的第8位为奇偶校验 经过密钥置换表置换后去掉奇偶校验位, 密钥置换表置换后去掉奇偶校验位 位,经过密钥置换表置换后去掉奇偶校验位, 实际的密钥长度为56位 实际的密钥长度为56位. 在每一轮运算中, 56位密钥中产生不同的 位密钥中产生不同的48 在每一轮运算中, 从56位密钥中产生不同的48 这些子密钥按下列方式确定: 位子密钥 Ki,这些子密钥按下列方式确定: 56位密钥分成两部分 每部分为28位 位密钥分成两部分, 将56位密钥分成两部分,每部分为28位; 根据运算的轮数, 按照每轮左移位数表 每轮左移位数表将这两 根据运算的轮数, 按照每轮左移位数表将这两 部分分别循环左移 1位或 2位; 按照压缩置换表 56位密钥中选出 位子密 压缩置换表从 位密钥中选出48 按照压缩置换表从56位密钥中选出48位子密 它也称压缩置换或压缩选择. 钥,它也称压缩置换或压缩选择.
2_1密码技术基础分析
维吉尼亚表:
m=abcdefg
key=bag E(m)= BBIEELH key=egg E(m)=? E(m)=DCI key=bag
m=?
a a A b B c C d D e E f F g G … …
b B C D E F G H …
c C D E F G H I …
d D E F G H I J …
计算机网络安全基础
2.1 密码技术的基本概念
（2）双钥/非对称密码体制 使用相互关联的一对密钥，一个是公用密 钥，任何人都可以知道，另一个是私有密钥， 只有拥有该对密钥的人知道。如果有人发信给 这个人，他就用收信人的公用密钥对信件进行 过加密，当收件人收到信后，他就可以用他的 私有密钥进行解密，而且只有他持有的私有密 钥可以解密。
数据，或有足够多的明文、密文对，穷搜索法总是可以 成功的。但实际中任何一种能保障安全要求的实用密码 体制，都会设计得使这种穷搜索法在实际上是不可行的。 在理论上，这种方法也往往作为与其他攻击方法相比较 的基础，以此作为标准，判断其他各种攻击方法的有效 程度。
计算机网络安全基础
2.1 密码技术的基 密码技术的基本概念
（2）已知明文攻击（Known-Plaintext Attack）。密码分 析者不仅可得到一些消息的密文，而且也知道这些消 息的明文。分析者的任务就是用加密信息推出用来加 密的密钥或推导出一个算法，此算法可以对用同一密 钥加密的任何新的消息进行解密。 （ 3 ）选择明文攻击（ Chosen-Plaintext Attack）。分析 者不仅可得到一些消息的密文和相应的明文，而且他 们也可选择被加密的明文。这比已知明文攻击更有效。 因为密码分析者能选择特定的明文块去加密，那些块 可能产生更多关于密钥的信息，分析者的任务是推出 用来加密消息的密钥或导出一个算法，此算法可以对 用同一密钥加密的任何新的消息进行解密。
密码算法和密码技术
密码算法和密码技术
密码算法是一种数学和计算机科学的方法，用于对数据进行加密和解密。
密码技术是应用密码算法的实践，旨在保护数据的机密性、完整性和可用性。
常见的密码算法和密码技术包括：
1. 对称加密算法：使用相同的密钥对数据进行加密和解密，如DES、AES和RC4。
2. 非对称加密算法：使用一对密钥（公钥和私钥）对数据进行加密和解密，如RSA和ECC。
3. 哈希函数：将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值，用于数据完整性校验，如MD5和SHA。
4. 数字证书和公钥基础设施（PKI）：用于对公钥进行认证和信任管理，确保数据传输的安全性。
5. 身份验证技术：用于确认用户的身份，如密码验证、生物特征识别和多因素认证。
6. 访问控制和权限管理：限制用户对系统和数据的访问权限，防止未经授权的访问。
7. 安全协议和通信安全性：确保网络通信的机密性和完整性，如SSL/TLS协议和IPsec。
8. 密码硬件和安全芯片：提供物理层面上的安全保护，如智能卡和加密芯片。
密码算法和密码技术的发展始终是一个动态的过程，随着计算机技术的进步和安全需求的变化，新的算法和技术不断涌现，以应对不断演进的安全威胁。
同时，破解密码算法和技术的方
法也在不断发展，密码学家们需要时刻保持警惕，并不断改进和加强密码算法和技术的安全性。
密 码 技 术
1.2.2 变换密码
换位有时也称为排列，它不对明文字母进行变换， 只是将明文字母的次序进行重新排列。它的密钥 必须是一个不含重复字母的单词或短语，加密时 将明文按密钥长度截成若干行排在密钥下面，按 照密钥字母在英文字母表中的先后顺序给各列进 行编号，然后按照编好的序号按列输出明文即成 密文。
1.3.1 DES算法
数据加密标准（Data Encryption Standard，DES）是由IBM 公司研制的加密算法，于1977年被美国政府采用，作为商业和 非保密信息的加密标准被广泛采用。尽管该算法较复杂，但易 于实现。它只对小的分组进行简单的逻辑运算，用硬件和软件 实现起来都比较容易，尤其是用硬件实现使该算法的速度快。
TDEA使用3个密钥，按照加密→解密→加密的次序执 行3次DES算法。
TDEA3个不同的密钥总有效长度为168比特，加强了 算法的安全性。
1.3.2 IDEA算法
国际数据加密算法IDEA是瑞士的著名学者提出的。 IDEA是在DES算法的基础上发展起来的一种安全 高效的分组密码系统。 IDEA密码系统的明文和密文长度均为64比特，密 钥长度则为128比特。其加密由8轮类似的运算和 输出变换组成，主要有异或、模加和模乘3种运算。
密钥长度越大，安全性也就越高，但相应的计算机速 度也就越慢。由于高速计算机的出现，以前认为已经 很具有安全性的512位密钥长度已经不再满足人们的 需要。1997年，RSA组织公布当时密钥长度的标准 是个人使用768位密钥，公司使用1024位密钥，而一 些非常重要的机构使用2048位密钥。
1.4 加密技术的典型应用
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一个较为成熟的密码体系，其算法应该是公开的，而 密钥是保密的。
在加密系统的设计中，密钥的长度是一个主要的设计 问题。一个2位数字的密钥意味着有100种可能性，一 个3位数字的密钥意味着有1000种可能性，一个6位数 字的密钥意味着有100万种可能性。密钥越长，加密 系统被破译的几率就越低。
第3章 密码技术概述
目录
3.1 密码术及发展 3.2 数据保密通信模型 3.3 对称密码体制 3.4 公钥密码体制 3.5 数字签名 3.6 消息完整性保护 3.7 认证 3.8 计算复杂理论 3.9 密码分析
3.2 数据保密通信模型
如何在开放网络中保密传输数据？
目录
3.1 密码术及发展 公钥密码体制 3.5 数字签名 3.6 消息完整性保护 3.7 认证 3.8 计算复杂理论 3.9 密码分析
3.3 对称密码体制
如何使用相同的密钥加/解密数据？
Symmetric Cryptography
?
3.3 对称密码体制
古典密码原理简单，容易遭受统计分析攻击。
3.1 密码术及发展
现代密码
1863年普鲁士人卡西斯基著《密码和破译技术》, 1883年法国人克尔克霍夫所著《军事密码学》； 20世纪初，产生了最初的可以实用的机械式和电动式密 码机，同时出现了商业密码机公司和市场； 第二次世界大战德国的Enigma转轮密码机，堪称机械式 古典密码的巅峰之作。 1949年美国人香农(C.Shannon)发表论文《保密系统的 通信理论》标志现代密码学的诞生。
3.1 密码术及发展
古典密码
北宋曾公亮、丁度等编撰《武经总要》“字验”； 公元前405年，斯巴达将领来山得使用了原始的错乱密码； 公元前一世纪，古罗马皇帝凯撒曾使用有序单表代替密码；
古典密码使用的基本方法
置换加密法：将字母的顺序重新排列。 替换加密法：将一组字母用其它字母或符号代替。
3.2 数据保密通信模型
密码技术、密码体制与密码算法
密码技术是利用密码体制实现信息安全保护的技术； 密码体制是使用特定密码算法实现信息安全保护的具
世界五大顶级密码
世界五大顶级密码一、介绍随着科技的发展，越来越多的人开始使用密码来保护自己的财产和数据安全。
密码技术也在不断发展，各种顶级密码技术也不断出现。
本文将介绍世界五大顶级密码技术，以便大家能够更好地保护自己的数据安全。
二、AES加密AES（高级加密标准）是一种对称加密算法，它可以使用128、192、256位的密钥来加密和解密数据。
AES加密在世界上被广泛使用，它的安全性很高，能够有效地防止数据泄露。
AES加密算法的特点主要有：1. AES加密算法使用128、192、256位的密钥，可以有效防止数据泄露；2. AES加密算法支持多种模式，如CBC、ECB、CFB等；3. AES加密算法支持多种填充模式，如NoPadding、PKCS5Padding等；4. AES加密算法的安全性非常高，能够有效防止数据泄露。
三、RSA加密RSA加密是一种非对称加密算法，它使用一对公钥和私钥来加密和解密数据。
RSA加密算法是目前最常用的非对称加密算法，它的安全性很高，能够有效防止数据泄露。
RSA加密算法的特点主要有：1. RSA加密算法使用一对公钥和私钥来加密和解密数据，能够有效防止数据泄露；2. RSA加密算法支持多种填充模式，如NoPadding、PKCS1Padding等；3. RSA加密算法支持多种签名算法，如MD5withRSA、SHA1withRSA等；4. RSA加密算法的安全性非常高，能够有效防止数据泄露。
四、DES加密DES（数据加密标准）是一种对称加密算法，它使用56位的密钥来加密和解密数据。
DES 加密算法是一种传统的加密算法，它的安全性不如AES和RSA加密算法，但它的速度比AES和RSA加密算法快得多。
DES加密算法的特点主要有：1. DES加密算法使用56位的密钥来加密和解密数据，它的安全性不如AES和RSA加密算法；2. DES加密算法支持多种模式，如ECB、CBC等；3. DES加密算法支持多种填充模式，如NoPadding、PKCS5Padding等；4. DES加密算法的速度比AES和RSA加密算法快得多。
密码技术（图解密码技术的学习总结）
密码技术（图解密码技术的学习总结）⼀、对称密码1、机密性（看不到明⽂）2、算法：DES(Data Encryption Standard)：已被暴⼒破解 三重DES(3DES、EDEA）：过程加密（秘钥1）-解密（秘钥2）-加密（秘钥3） （1）DES-EDE2：秘钥1和秘钥3相同和 （2）DES-EDE3：秘钥均不同 特点：安全性可以，但处理速度不⾼。
AES(Advanced Encryption Standard 美国通过组织AES公开竞选算法,免费供全世界使⽤)：取代DES和三重DES的标准算法。
特点：安全、快速 选定的算法为Rijndael算法。
3.DES与AES属于分组密码，只能加密固定长度的明⽂。
更多密⽂时需要分组、迭代加密。
如AES分组长度为128⽐特、可以⼀次性加密128⽐特的明⽂，并⽣成128⽐特的密⽂4.分组密码模式 ECB模式：每个组直接⽤相同秘钥直接加密。
绝对不可⽤ CBC模式：推荐 CTR模式：推荐 CFB模式：推荐 OFB模式：推荐ps：SSL/TLS协议使⽤了CBC模式，⽤了三重DES的3DES_EDE_CBC以及AES_256_CBC缺点：秘钥配送的问题。
-->可以⽤公钥密码（⾮对称加密）解决。
尝试解决配送问题：（1）事先共享秘钥 当然能见⾯、打电话确认或者邮件确认的⽅式实现共享秘钥⾃然可以，这类场景不会存在配送的问题。
能事先共享秘钥时也有问题：⼈与⼈之间都需要不同的秘钥。
数量太多。
如果有N个⼈，那么就需要N*(N-1)/2个秘钥 但其他场景，⽐如浏览器与服务器，怎样建⽴起信任？刚认识的朋友之间的消息，如何信任呢？（2）秘钥分配中⼼：每个⼈都通过中⼼分配。
缺点：数据库保存太多的秘钥、同时秘钥分配中⼼责任重⼤（3）Diffie-Hellman秘钥交换⽅式（4）公钥密码（⾮对称加密）⼆、⾮对称密码（公钥密码）1、机密性（看不到明⽂）2、原理：消息接收者A⽣成秘钥对，包含公钥和私钥。
密码技术基础及相关标准
密码技术基础及相关标准
密码技术基础主要包括密码算法、密钥管理和密码协议等方面。
1. 密码算法：是实现密码对信息进行“明”“密”变换、产生认证“标签”的一种特定规则。
主要包括对称密码算法、非对称密码算法、密码杂凑算法和随机生成算法。
2. 密钥管理：是指根据安全策略，对密钥的产生、分发、存储、更新、归档、撤销、备份、恢复和销毁等密钥全生命周期的管理。
3. 密码协议：是指两个或两个以上参与者为完成某项特定任务而采取的一系列步骤。
在密码技术基础方面，还有一些相关的标准，如：
1. 密码基础类标准：主要规定了通用密码技术和算法的要求。
2. 基础设施类标准：主要规定了认证体系等密码基础设施的要求。
3. 密码设备类标准：主要规定了接口、规格和安全要求。
4. 密码服务类标准：规定了密码报文、调用接口等方面的要求。
5. 密码检测类标准：针对基础类标准、设备类标准、服务类标准等对定了相应的检测要求。
6. 密码管理类标准：规定了设备管理、密钥管理、设备监察等方面的要求。
7. 密码应用类标准：规定了使用密码技术实现密码应用的要求（如动态口令、电子签章等、IC卡应用等）。
这些标准在保障信息安全方面发挥着重要作用，为各种信息系统提供了安全可靠的密码技术支持。
密码技术
第五章密码技术一、密码学的基础知识密码学(Cryptography)一词来自于希腊语中的短语“secret writing (秘密地书写) ”，是研究数据的加密及其变换的学科。
它集数学、计算机科学、电子与通信等诸多学科于一身，它包括两个分支：密码编码学和密码分析学。
密码编码学主要研究对信息进行变换，以保护信息在传递过程中不被敌方窃取、解读和利用的方法。
密码分析学则与密码编码学相反，它主要研究如何分析和破译密码。
这两者之间既相互对立又相互促进。
进入20世纪80年代，随着计算机网络，特别是因特网的普及，密码学得到了广泛的重视。
如今，密码技术不仅服务于信息的加密和解密，还是身份认证、访问控制、数字签名等多种安全机制的基础。
加密技术包括密码算法设计、密码分析、安全协议、身份认证、消息确认、数字签名、密钥管理、密钥托管等技术，是保障信息安全的核心技术。
待加密的消息称为明文 (plaintext) ，它经过一个以密钥 (key) 为参数的函数变换，这个过程称为加密，输出的结果称为密文 (ciphertext) ，然后，密文被传送出去，往往由通信员或者无线电方式来传送。
我们假设敌人或者入侵者听到了完整的密文，并且将密文精确地复制下来。
然而，与目标接收者不同的是，他不知道解密密钥是什么，所以他无法轻易地对密文进行解密。
有时候入侵者不仅可以监听通信信道 (被动入侵者) ，而且还可以将消息记录下来并且在以后某个时候回放出来，或者插入他自己的消息，或者在合法消息到达接收方之前对消息进行篡改 (主动入侵者) 。
使用C = EK(P)来表示用密钥K加密明文P得到密文C，P = DK(C)代表用密钥K解密密文C得到明文P的过程。
由此可得到：DK(EK(P)) = P。
这种标记法也说明了E和D只是数学函数，事实上也确实如此。
密码学的基本规则是，必须假定密码分析者知道加密和解密所使用的方法。
二、古典密码技术古典密码技术主要有两大基本方法：①代替密码：就是将明文的字符替换为密文中的另一种的字符，接收者只要对密文做反向替换就可以恢复出明文。
CISP--密码技术基础介绍
CISP--密码技术基础介绍密码技术是一种应用数学的技术，在信息安全领域起着至关重要的作用。
密码技术帮助保护机密信息，防止未经授权的访问和篡改。
本文将介绍密码技术的基础知识，包括主要的密码算法、加密和解密的过程以及密码技术的应用。
首先，我们将介绍一些常见的密码算法。
密码算法是一种特定的数学函数，它将明文转换为密文或将密文转换回明文。
对称密码算法是一种常见的密码算法，它使用相同的密钥进行加密和解密。
DES（Data Encryption Standard）算法是最早被广泛应用的对称密码算法之一，它使用56位密钥将64位的明文块加密为64位的密文块。
另一种常见的密码算法是公钥密码算法，它使用两个密钥：一个公钥和一个私钥。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
RSA（Rivest Shamir Adleman）算法是一种常见的公钥密码算法，它基于大数分解的困难性问题。
RSA算法被广泛用于数字签名和密钥交换等安全应用。
除了对称密码算法和公钥密码算法外，还有许多其他的密码算法，如AES（Advanced Encryption Standard）、Blowfish和RC4等。
这些密码算法具有不同的特性和安全性，可以根据具体的需求选择合适的算法。
接下来，我们将介绍加密和解密的过程。
加密是将明文转换为密文的过程，解密是将密文转换为明文的过程。
对称密码算法的加密和解密过程是相反的，使用相同的密钥。
以DES算法为例，加密过程如下：首先将64位明文块划分为左右两部分，然后通过一系列的轮函数对左右两部分进行运算和变换，最后将左右两部分重新合并得到64位的密文块。
解密过程与加密过程相反，对密文块进行逆向的运算和变换，最后得到原始的明文块。
公钥密码算法的加密和解密过程是不同的，使用不同的密钥。
以RSA算法为例，加密过程如下：首先选择两个不同的大素数p和q，计算n=p*q，然后选择一个整数e满足gcd(e, (p-1)*(q-1))=1。
网络安全技术第2章密码技术
例如，如果选择cipher作为密钥字，则明文字母与密文字母的
对应关系如表2.3所示(这种密码技术先把密钥字写在明文字母 表下，再将未在字母表中出现过的字母依次写在此密钥字后， 这样构造出了一个字母替换表)。不同的密钥字可以得到不同 的替换表，对于密文为英文单词的情况，密钥字最多可以有 26!≈4×1026个不同的替换表。
b1，...，bn－1}为密文字母表，单字符单表替换密码技术使用了
A 到 B 的映射关系 f ： A→B ， f(ai)=bj( 一般情况下，为保证加密 的可逆性，f是一一映射)，将明文中的每一个字母都替换为密
文字母表中的字母。单字符单表替换密码技术的密钥就是映射
f或密文字母表(一般情况下，明文字母表与密文字母表是相同 的，这时的密钥就是映射f )。典型的单字符单表替换有以下几
第2章 密 码 技 术
表2.2 凯撒密码技术替换表
明文 密文 明文 密文 a d n q b e o r c f p s d g q t e h r u f i s v g j t w h k u x i l v y j m w z k n x a l o y b m p z c
第2章 密 码 技 术 3．密钥字密码技术 密钥字密码技术利用一个密钥字来构造替换作为密钥。
第2章 密 码 技 术
消极干扰 窃听
积极干扰 改变电文
明文 P
加密算法 密文 C 加密密钥
解密算法
明文 P
加密密钥
图2.1 数据加密模型
第2章 密 码 技 术 2.1.3 密码技术分类
对密码技术的分类有很多种标准，如按执行的操作方式不 同，密码技术可分为替换密码技术(Substitution Cryptosystem) 和换位密码技术(Permutation Cryptosystem)。如果按收发双方 使用的密钥是否相同，密码技术可分为对称密码(或单钥密码) 技术和非对称密码(或双钥密码或公钥密码)技术。对称密码技 术中加密和解密的双方拥有相同的密钥，而非对称密码技术中 加密和解密的双方拥有不同的密钥。
《密码技术基础》课件
密码分析安全性建议
提供针对密码分析的安全性建议，如选择强密码 、定期更换密码、使用加盐哈希等。
密码协议原理
密码协议分类
介绍密码协议的分类，如认证协议、密钥协 商协议、安全通信协议等。
常见密码协议
介绍常见的密码协议，如Kerberos、 SSL/TLS、IPSec等。
密码协议安全性分析
分析密码协议的安全性，包括协议的假设、 攻击模型和安全性证明等。
混合加密技术
01
结合对称加密和非对称加密的优势，提高加密效率和安全性。
量子密码学
02
利用量子力学的特性，设计出无法被量子计算机破解的密码系
统。
可信计算
03
通过硬件和软件的集成设计，提高计算机系统的安全性和可信
度。
密码技术的创新与应用前景
区块链技术
利用密码学原理保证交易的安全性和不可篡改性 ，在金融、供应链等领域有广泛应用前景。
加密算法原理
介绍加密算法的基本原理，包括对称加 密算法和非对称加密算法，如AES、 RSA等。
密钥管理原理
阐述密钥的生成、分发、存储和更新 等过程，以及密钥管理的安全策略和
最佳实践。
加密模式原理
解释加密模式的工作方式，如ECB、 CBC、CFB、OFB等，以及它们的特 点和适用场景。
加密算法安全性证明
和人民利益的重要手段。
网络安全防护技术
网络安全防护技术包括防火墙、入 侵检测、安全审计、漏洞扫描等， 这些技术可以有效地提高网络的安 全性。
网络安全法律法规
各国政府都制定了一系列网络安全 法律法规，对网络犯罪进行打击， 保护网络空间的安全和稳定。
05
密码技术的挑战与未来发展
密码技术的安全挑战
密码学中使用的技术
密码学中使用的技术
在密码学中使用的常见技术包括：
1. 对称加密：使用相同的密钥来加密和解密数据。
常见的对称加密算法有DES、3DES、AES等。
2. 公钥加密：使用一对密钥，即公钥和私钥，其中公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
常见的公钥加密算法有RSA、ECC等。
3. 散列函数：将任意长度的数据转换成固定长度的散列值。
常见的散列函数有MD5、SHA-1、SHA-256等。
主要用于数据完整性校验和密码存储。
4. 数字签名：使用私钥对数据进行签名，用公钥验证签名的合法性。
常见的数字签名算法有RSA、DSA等。
主要用于数据的身份验证和信息的完整性。
5. 密码哈希函数：将密码通过哈希函数进行处理，生成固定长度的密码摘要。
常见的密码哈希函数有bcrypt、Argon2、Scrypt等。
主要用于存储用户密码时的安全性。
6. 随机数生成器：生成随机数，用于密码生成、密钥生成等。
常见的随机数生成器有伪随机数生成器（PRNG）和真随机数生成器（TRNG）。
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2.2 密码算法
2.2.2 RSA算法
2.RSA算法举例
产生密钥
①设选择了两个素数，p=7，q=17。 ②计算出n=p*q=7×17=119 ③计算出φ=(p-1)*(q-1)=(7-1)(17-1)=96。 ④从[0，95]中选择一个与96互素的数e。选e=5。 得5*d=1 mod 96解出d。不难得出，d=77,因为 e*d=5×77=385=4×96 + 1=1 mod 96。 ⑤ 公开密钥PK={e,n}={5,119}， 秘密密钥SK={d,n}={77,119}。
密码技术
密码学
包括两部分：数据加密和密码破译 数据加密：对信息进行加密和解密的技 术 加密算法，解密算法，密钥管理技术 密码破译：攻破加密信息的技术 破解加密信息，破解密钥
密码
数据加密的基本概念：
明文（plaintext,P）:未加密的信息或数据 密文（ciphertext,C）加密的信息或数据 加密算法（E）：将明文转化为密文的处理过程 解密算法（D）将密文转化为明文的处理过程 加密密钥（KE）控制加密过程的一种信息或数据 解密密钥（KD）控制解密过程的一种信息或数据 加密过程：C=E(KE,P), 解密过程：P=D(KD,C)
对DES的评述
DES算法存在的问题与挑战 55次尝试 强力攻击：2 47次尝试 差分密码分析法：2 43次尝试 线性密码分析法：2
DES搜索速度估算
密钥长度(bit) 40 48 56 64 72 80 88 96 112 128 穷举时间 78秒 5 小时 59天 41年 10，696年 2，738，199年 700，978，948年 179，450，610，898年 11，760，475，235，863，837年 770，734，505，057，572，442，069年
②计算φ(n)。计算出n的欧拉函数φ(n)=（p-1）（q-1）， φ(n)定义为不超过n并与n互素的数的个数。 ③ 选择 e。用户从[0, φ(n) - 1]中选择一个与φ(n)互素的 数e作为公开的加密指数。 ④ 计算d。计算出满足下式的d， ed= 1 modφ(n) 作为解密指数。
⑤ 得出所需要的公开密钥和秘密密钥： 公开密钥（即加密密钥）PK {e, n} 秘密密钥（即解密密钥）SK {d, n}
64位明文 DES算法 64位密文
64位密钥（56位有效）
DES的结构图
明文输入（64位码） 初始变换IP
乘积变换
逆初始变换IP-1
密文输出（64位码）
DES 加 密 标 准
输入（64位）
初始变换IP
58 60 62 64 57 59 61 63
50 52 54 56 49 51 53 55
42 44 46 48 41 43 45 47
RSA算法
2.RSA算法举例
现在设明文 X为19。公开密钥={5,119}，私有密钥={77,119} 加密运算过程 2476099 195= 119 明文 =20807 及余数 66 密文 解密运算过程 1.27…×10140
6677= 密文
119
=1.06×10138 及余数 明文 19
2.2.2 3、RSA算法的安全性
RSA算法
RSA的安全性依赖于大数分解困难。公钥和私钥 都是两个大素数（ 大于 100个十进制位）的函数。 据猜测，从一个密钥和密文推断出明文的难度等同于 分解两个大素数的积。
目前， RSA的一些变种算法已被证明等价于大数分解。 不管怎样，分解n是最显然的攻击方法。现在，人们 已能分解140多个十进制位的大素数。因此，模数n须 选大一些，因具体适用情况而定。
EPK（DSK（X）） ＝ X不能用PK解密 在计算机上可以容易地产生成对的PK和SK 从已知的PK不可能推导出SK，即从PK到SK 是“计算上不可能的”。
加密和解密算法都是公开的。
RSA算法相关概念
1、什么是“素数”？
2、什么是“互质数”（或“互素数” ） 3、什么是模指数运算？
互质数判别方法（不限于此）
乘积变换
Li-1
乘积变换中的一次迭代
64位密钥 置换选择1 C0(28位) 循环左移 C1(28位) D0(28位) 循环左移 D1(28位) (56位) 循环左移 Ci(28位) 循环左移 Di(28位) (56位)
密钥表的计算逻辑
循环左移： 1 1 2 1 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 2 2 2 2 2 1
传统加密算法
3、异或加密法
异或规则： 0 xor 1=1 1 xor 0=1 1xor 1=0 0 xor 0=0
异或规律：假如X xor Y=Z 则有X xorZ=Y Zxor Y=X
举例：
X=1011 0110 Y=0110 1101 Z=1101 1011
应用
原文：Who are you 密钥：123123123
明文 加密 Ｅ
密文
解密后的明文 解密 Ｄ
k
k
密 钥 产生器
加密和解密表示为： ＥＫ（Ｍ）＝Ｃ ＤＫ（Ｃ）＝Ｍ 解密算法是加密算法的 逆运算 加密密钥和解密密钥相 同； 加密算法强度高； 密钥传递需专用通道；
DES算法
为二进制编码数据设计的，可以对计算机数据进行密 码保护的数学运算。DES的保密性仅取决于对密钥的保 密，而算法是公开的。 64位明文变换到64位密文，密钥64位，实际可用密钥 长度为56位。
2.公开密钥密码体制
每个用户产生一对密钥PK和SK
基 本 思 想
加密密钥（即公开密钥）PK 公开
解密密钥（即私有密钥）SK 保密 加密算法E和解密算法D也都是公开
私有密钥SK由公开密钥PK决定，但 却不能根据PK计算出SK
2.公开密钥密码体制
公 开 密 钥 算 法 描 述
DSK（EPK（X）） ＝ X EPK（DSK（X）） ＝ X
DES的发展
.三重DES
三重DES (Triple DES)是Tuchman提出的，并在 1985 年成为美国的一个商用加密标准[RFC 2420]。三重DES使 用两个（或三个）密钥，执行三次DES算法。 其做法有许多的方式： DES-EEE3 DES-EDE3 DES-EEE2 DES-EDE2，
密码破译技术
已知密文：攻击者仅仅掌握密文，试图破译对 应的明文，加密算法和密钥 已知明文：攻击者掌握了大量的明文和对诮的 采用相同加密算法和密钥加密的密文，试图破 译加密这些密文的算法和密钥 选择明文：攻击者可以向被攻击的加密系统提 交无数个选择的明文并查对生成的密文，试图 破译加密系统的加密算法和密钥
传统加密算法
1、替换密码： 如凯撒密码
举例：
明码表 A B C D E F G H I J K L M N O P QRSTUVWXYZ 密码表D E F G H I J K L M N O P Q R S TUVWXYZABC 明文 F O R E S T 密文 IRUHVW
34 36 38 40 33 35 37 39
26 28 30 32 25 27 29 31
18 20 22 24 17 19 21 23
10 12 14 16 9 11 13 15
2 4 6 8 1 3 5 7
输出（64位） L0（32位） R0（32位）
置换码组 输入（64位）
逆初始变换IP-1
RSA算法 1.算法的描述 （1）RSA公开密钥加、解密算法
设用整数X表示明文， 用整数Y表示密文（X和Y均小于n），
加密算法 加密：Y = Xe mod n
解密算法 解密：X = Yd mod n
RSA算法 1.算法的描述 (2)RSA密钥的产生
①计算n。秘密地选择两个大素数p和q，n= pq。n称为 RSA算法的模数。
置换选择2
K1
(48位)
置换选择2
Ki
(48位)
对DES的评述
对DES攻击结果及其启示 1997年1月28日美国RSA数据安全公司悬赏 “秘密密钥挑战”竞赛 48位的RC5 313小时/3500台计算机 1997年3月13日Rocke Verser 设计一个攻击 程序（DESCHALL），参加的志愿者有78516 个，第96天（6月17日晚10：39）Michael Sanders破译成功，获1万美圆奖金。搜索量 为24.6%。
32 31 30 29 28 27 26 25
输出（64位）
左32位
Li-1
右32位
乘积变换 Ri-1 选择
64位密钥
48位(明文) 模2加 +++++…+++++ 48位(密钥) 8组6位码 S1 S2
作第i次迭代的 密钥 计算机子密钥Ki 程序表 选择函数 输入：6位 输出：4位
S8
32位 置换 32位 模2加+++++...++++++ 32位 Ri-1 Li 左32位 Ri 右32位
密码系统
明文用Ｍ或Ｐ表示，密文用C表示。加密函 数Ｅ作用于Ｍ得到密文Ｃ。 可用数学公式表示： EK（M）＝C 相反地，解密函数Ｄ作用于Ｃ产生Ｍ： DK（C）＝M 先加密后再解密，原始的明文将恢复，故下 面的等式必须成立： DK（EK（M））＝M
密码系统
密码编码学与密码分析学合起来即为密 码学。 密码编码学是密码体制的设计学，而密 码分析学则是在未知密钥的情况下从密 文推演出明文或密钥的技术。