计算机网络安全--第二章 密码技术
网络安全原理与应用 第2章 密码学导论
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主要内容
• • • • • • • 恺撒加密法 传统密码学基本原理 数据加密标准DES算法 三重DES算法 高级加密标准AES算法 RC4算法 加密操作模式
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传统密码学历史
• 传统密码学起源于古代的密码术。早在古罗马 时代恺撒大帝就采用“替代”方法加密自己发 布的命令，这种“替代”加密方法被称为“恺 撒加密法”。传统密码学的基本原理可以归结 为两条对数据处理的方法：替代和换位。 • 美国国家标准局(NBS)于1977年颁布的数据加 密标准(DES)是目前广泛应用的传统加密方法。 • 美国国家标准与技术学会(NIST)在2001年颁布 的高级加密标准(AES)将是未来取代DES的一 种加密方法。
15
加密系统的安全性(续3)
• 表2.1 典型常数和参数数量级别一览表
典型常数和参数 一年的秒钟数 数量级别 3.15×107
主频为3.0GHz的CPU的一年运转的时钟循环次数
56个比特长度的二进制数个数 64个比特长度的二进制数个数 80个比特长度的二进制数个数 128个比特长度的二进制数个数
9.46×1016
传统密码学概述
沈苏彬 南京邮电大学 信息网络技术研究所
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关键知识点
• • • • 传统密码学的基本原理是“替代”和“换位” 传统密码学的加密和解密采用同一个密钥 传统密码学的安全性很大程度上决定密钥长度 目前常用的传统密码学算法是DES算法，56比 特的DES算法并不安全。 • 未来拟采用的传统密码学算法是AES算法
30
通用凯撒密码算法
• W. Stallings将凯撒密码算法中的字母表移位数 从3扩展到任意数k < 26, 这样, 就可以得到通用 凯撒密码加密算法: C = E(p) = (p + k) mode 26 • 这样, 通用凯撒密码解密算法就可以表示为: p = D(C) = (C - k) mod 26 • 这里k就是通用凯撒密码的密钥. 由于k只有25 个可能取值, 所以, 在已知加密/解密算法下, 只 要尝试25种密钥, 就可以破译通用凯撒密码.
网络安全-02-传统加密技术-zjw
32 56
128
168
2168 = 3.7 1050
2167 µs = 5.9 1036 years
5.9 1030 years
26 characters (permutation)
26! = 4
1026
2 1026 µs= 6.4 1012 years
6.4 106 years
19世纪，Kerckhoff(柯克霍夫)原则：
系统的保密性不依赖于对加密体制或算法的保密，而依赖 于对密钥的保密。 （WHY？？？）
2015年8月12日9时16分
西安电子科技大学计算机学院
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§2.1 对称密码的模型
传统密码/常规密码/私钥密码/单钥密码 conventional / private-key / single-key 发送方和接收方共享一个共同的密钥 sender and recipient share a common key 所有的传统密码算法都是私钥密码
（加密）运算：pi ＝ ci - k （mod 26）, i＝1,2,…,n
2015年8月12日9时16分
西安电子科技大学计算机学院
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恺撒密码-解密
方式二：查表（例k=3）
密 文 A B C D E F G H
I
J K L M N O P Q R S
T U V W X Y Z
明 x 文
y
z
a
研究内容
主要研究对信息进行编码，实现对信息的隐蔽。
特征
运算类型：代换与置换 所用的密钥数：单钥与双钥 处理明文的方法：分组密码与流密码
第二章密码学概论
恺撒密码
破译以下密文：
wuhdwb lpsrvvleoh TREATY IMPOSSIBLE
加密算法： Ci=E(Pi)=Pi+3
字母表：(密码本）
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ defghijklmnopqrstuvwxyzabc
明文（Plaintext）：消息的初始形式； 密文（CypherText）：加密后的形式 记：
Cryptography” 提出了不对称密钥密
1977年Rivest,Shamir & Adleman 提出了RSA公钥算法 90年代逐步出现椭圆曲线等其他公钥算法 主要特点：公钥密码使得发送端和接收端无密钥传输
的保密通信成为可能
第3阶段 1976~
1977年DES正式成为标准 80年代出现“过渡性”的“Post DES”算法,如
密码学的起源和发展
三个阶段： • 1949年之前 密码学是一门艺术 • 1949～1975年 密码学成为科学 • 1976年以后 密码学的新方向——公钥密码学
• 1949年之前: 古典密码（classical cryptography) 密码学还不是科学,而是艺术 出现一些密码算法和加密设备 密码算法的基本手段(substitution & permutation)出现，针对的是字符 ������ 简单的密码分析手段出现
术报告 ������ Smith,J.L.,The Design of Lucifer, A Cryptographic Device for
Data Communication, 1971 1. ������ Smith,J.L.,…,An ExprementalApplication of Cryptogrphyto a
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。
网络安全02 - 密码学简介 -- 对称密码
网络安全密码学简介密码学发展历史 古典密码近代密码现代密码古典密码起始时间：从古代到19世纪末，长达几千年密码体制：纸、笔或者简单器械实现的简单替代及换位通信手段：信使例子：行帮暗语、隐写术、黑帮行话近代密码起始时间：从20世纪初到20世纪50年代，即一战及二战时期密码体制：手工或电动机械实现的复杂的替代及换位通信手段：电报通信现代密码起始时间：从20世纪50年代至今密码体制：分组密码、序列密码以及公开密钥密码，有坚实的数学理论基础。
通信手段：无线通信、有线通信、计算网络等现代密码学的重要事件1949年Shannon发表题为《保密通信的信息理论》，为密码系统建立了理论基础，从此密码学成了一门科学。
（第一次飞跃）1976年后，美国数据加密标准（DES）的公布使密码学的研究公开，密码学得到了迅速发展。
1976年，Diffe和Hellman提出公开密钥的加密体制的实现，1978年由Rivest、Shamire和Adleman 提出第一个比较完善的公钥密码体制算法（第二次飞跃）（现代）密码学的基本概念密码学（Cryptology）是结合数学、计算机科学、电子与通讯等诸多学科于一体的交叉学科，是研究密码编制和密码分析的规律和手段的技术科学。
密码学不仅用来实现信息通信的各种安全目标：机密性，真实性（包括完整性，不可否认性）等●加密，消息认证码，哈希函数，数字签名，身份认证协议，安全通信协议，等安全机制密码学提供的只是技术保障作用现代密码学技术 数据加密数据真实性数据加密的基本思想对机密信息进行伪装●将机密信息表述为不可读的方式●有一种秘密的方法可以读取信息的内容伪装去伪装信息不可读消息原始信息Security services and mechanismsBobAlice ？？？M=明文%……&￥#@*用k 加密/解密，保密性、机密性密文kk M =“I love you ”明文--加密体制加密系统●一个用于加/解密，能够解决网络安全中的机密性的系统由明文、密文、密钥、密码算法四个部分组成。
第二章 现代加密技术思考与练习
第一章安全概述一.归纳总结电子商务应用中常见的安全问题答：1.安全漏洞：典型的安全漏洞有以下情况：①Windows惊现高危漏洞，新图片病毒能攻击所有用户②.WinXP SP2发现迄今最严重的安全漏洞③采用SP2的系统发现10个严重安全漏洞。
④苹果的漏洞补丁程序不起作用⑤Solaris现致命漏洞，补丁迟迟不发布⑥IE惊现最新地址欺骗漏洞⑦.IE和Mozilla等浏览器发现cookie漏洞⑧.Firefox和电子邮件客户端出现三个安全漏洞⑩黑客可以利用PHP“危急”漏洞控制Web服务器j.Java插件安全漏洞可能致使Windows和Linux受攻击k.Real系列播放器发现危险级漏洞2.黑客攻击：网页篡改，僵尸网络3.网络仿冒4.病毒感染：二.电子商务的安全体系结构分为哪几部分？答：安全电子商务是建立在安全的物理设备、安全操作系统、安全数据库、密码技术、数字签名、身份认证和信息认证、安全网络和安全应用协议之上。
电子商务安全体系确保了电子商务活动的有效性、机密性、完整性和不可抵赖性。
1．密码技术利用密钥对敏感信息进行数学变换（密码算法）以达到保密的目的。
2．数字签名技术来保证文件的真实性和有效性。
3．身份认证技术（数字证书）使得交易的双方没必要谋面。
4．安全网络协议是实现身份认证、数据加密、信息认证和不可抵赖等安全机制的基础。
SSL、HTTP、IPSec、S/MIME等。
5．需要有VPN、防火墙、安全电子邮件、防治病毒、网络入侵检测等技术的支持。
6．需要有健全的计算机安全法律和电子商务安全法律作为保障。
三.为什么将电子商务安全分为网络安全和交易安全两大部分？答：从一个电子商务系统应用的过程分析，首先需要保证计算机的网络安全，才能保证电子商务交易过程的安全，计算机网络安全是电子交易安全的基础和保证。
所以将电子商务安全分为网络安全和交易安全两大部分。
计算机网络安全：是指计算机网络设备安全、计算机网络系统安全、数据库安全，其特征是针对计算机网络本身可能存在的安全问题实施网络安全增强方案，保证计算机网络自身的安全。
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。
密码技术基础
2
算法复杂性
• 算法的复杂性是算法效率的度量，是评价算法优劣的重
要依据。
• 以某个特定的基本步骤为单元，完成计算过程所需的总 单元数称为算法的时间复杂性，或时间复杂度，记为 T(n)； • 以某个特定的基本存储空间为单元，完成计算过程所用
的存储单元数，称为算法的空间复杂性或空间复杂度，
q使得b=aq成立，那么就说b可以被a整除，记为a|b
• 且称b是a的倍数。a是b的因数(或称约数、除数、因子)。 •术基础
2
素数
• 定义2.2设整数p≠0。如果它除了±1，±p显然因数外没
有其他的因数，则p为素数，也叫不可约数，或称p是不
可约的。 • 若a≠0,±1且a不是素数，则a称为合数。
• 定义2.7 设m是一个正整数，则m个整数0，1，…，m-1 中与m互素的整数的个数，记作 ( m) ，通常叫做欧拉 (Euler)函数。 • 定理2.12若 p是素数，则 ( p) p 1 。 • 定理2.13若 p是素数，k 是大于等于1的整数，
k k 1 ( p ) p ( p 1) 。 则
信息安全技术_第2章 密码技术基础
2 • 1.生成密钥
RSA加密算法
（1）任意选取两个不同的大素数p,q。
（2）计算n=p*q , (n) ( p 1)(q 1) ,在这 (n) 指的是 Euler函数。 （3）任意选取一个大整数e，满足 1 e (n) 且gcd( (n), e) 1 整数e用做加密钥。
。
信息安全技术_第2章 密码技术基础
2
同余
• 定义2.6 设n是一个正整数，对任意两个整数a、b，
若 n|(a-b) ，则称a和b模n同余，记为a≡b(mod n) ，整数
网络安全课后习题答案
第一章绪论1.1.1、计算机网络面临的主要威胁：①计算机网络实体面临威胁（实体为网络中的关键设备）②计算机网络系统面临威胁（典型安全威胁）③恶意程序的威胁（如计算机病毒、网络蠕虫、间谍软件、木马程序）④计算机网络威胁的潜在对手和动机（恶意攻击/非恶意）2、典型的网络安全威胁：①窃听②重传③伪造④篡改⑤非授权访问⑥拒绝服务攻击⑦行为否认⑧旁路控制⑨电磁/射频截获⑩人员疏忽1.2.1计算机网络的不安全主要因素：（1）偶发因素：如电源故障、设备的功能失常及软件开发过程中留下的漏洞或逻辑错误等。
（2）自然灾害：各种自然灾害对计算机系统构成严重的威胁。
（3）人为因素：人为因素对计算机网络的破坏也称为人对计算机网络的攻击。
可分为几个方面：①被动攻击②主动攻击③邻近攻击④内部人员攻击⑤分发攻击1.2.2不安全的主要原因：①互联网具有不安全性②操作系统存在的安全问题③数据的安全问题④传输线路安全问题⑤网络安全管理的问题1.3计算机网络安全的基本概念：计算机网络安全是一门涉及计算机科学、网络技术、通信技术、密码技术、信息安全技术、应用数学、数论和信息论等多学科的综合性学科。
1.3.1计算机网络安全的定义：计算机网络安全是指利用管理控制和技术措施，保证在一个网络环境里，信息数据的机密性、完整性及可使用性受到保护。
网络的安全问题包括两方面内容：一是网络的系统安全；二是网络的信息安全（最终目的）。
1.3.2计算机网络安全的目标：①保密性②完整性③可用性④不可否认性⑤可控性1.3.3计算机网络安全的层次：①物理安全②逻辑安全③操作系统安全④联网安全1.3.4网络安全包括三个重要部分：①先进的技术②严格的管理③威严的法律1.4计算机网络安全体系结构1.4.1网络安全基本模型：(P27图)1.4.2OSI安全体系结构：①术语②安全服务③安全机制五大类安全服务，也称安全防护措施（P29）：①鉴别服务②数据机密性服务③访问控制服务④数据完整性服务⑤抗抵赖性服务1.4.3PPDR模型(P30)包含四个主要部分：Policy(安全策略)、Protection(防护)、Detection(检测)和Response(响应)。
网络安全实用技术答案
选择题部分：第一章：(1)计算机网络安全是指利用计算机网络管理控制和技术措施，保证在网络环境中数据的、完整性、网络服务可用性和可审查性受到保护。
A．保密性(2)网络安全的实质和关键是保护网络的安全。
C．信息(3)实际上，网络的安全问题包括两方面的内容：一是，二是网络的信息安全。
D．网络的系统安全(4)在短时间内向网络中的某台服务器发送大量无效连接请求，导致合法用户暂时无法访问服务器的攻击行为是破坏了。
C．可用性(5)如果访问者有意避开系统的访问控制机制，则该访问者对网络设备及资源进行非正常使用属于。
B．非授权访问(6)(7)(8)第二章：(1)(2)SSI(3)B(4)(5)(6)VPN第三章：(1)(2)(3)(4)A(5)(6)力第四章：(1)(2)(3)改变路由信息，修改WindowsNT注册表等行为属于拒绝服务攻击的方式。
C．服务利用型(4)利用以太网的特点，将设备网卡设置为“混杂模式”，从而能够接收到整个以太网内的网络数据信息。
C．嗅探程序(5)字典攻击被用于。
B．远程登录第五章：(1)加密在网络上的作用就是防止有价值的信息在网上被。
A．拦截和破坏(2)负责证书申请者的信息录入、审核以及证书发放等工作的机构是。
D．LDAP目录服务器(3)情况下用户需要依照系统提示输入用户名和口令。
B．用户使用加密软件对自己编写的(){rice文档进行加密，以阻止其他人得到这份拷贝后看到文档中的内容(4)以下不属于AAA系统提供的服务类型。
C．访问(5)不论是网络的安全保密技术还是站点的安全技术，其核心问题是。
A．保护数据安全(6)数字签名是用于保障。
B．完整性及不可否认性第六章：(1)使用密码技术不仅可以保证信息的，而且可以保证信息的完整性和准确性，防止信息被篡改、伪造和假冒。
A．机密性(2)网络加密常用的方法有链路加密、加密和节点加密三种。
B．端到端(3)根据密码分析者破译时已具备的前提条件，通常人们将攻击类型分为4种：一是，二是，三是选定明文攻击，四是选择密文攻击。
计算机网络安全与应用技术第二章-DES
在接下来的十年中，德国军队大约装备 了三万台ENIGMA。谢尔 比乌斯的发明使 德国具有了最可靠的加密系统。在第二次 世界大战开 始时，德军通讯的保密性在当 时世界上无与伦比。似乎可以这样说， ENIGMA在纳粹德国二战初期的胜利中起到 的作用是决定性的，但是 我们也会看到， 它在后来希特勒的灭亡中扮演了重要的角 色。
密码学入门
M-209是哈格林对C-36改进后的产品，由SmithCorna负责为美国陆军生产。它的密码周期达到 了101,105,950。
密码学入门
转轮密码机ENIGMA， 由Arthur Scherbius于 1919年发明，面板前有 灯泡和插接板；4轮 ENIGMA在1944年装备 德国海军，使得英国从 1942年2月到12月都没 能解读德国潜艇的信号。
键盘、转子和显示器由电线相连，转子本身也集成 了6条线路（在 实物中是26条），把键盘的信号对应到 显示器不同的小灯上去。在示 意图中我们可以看到， 如果按下a键，那么灯B就会亮，这意味着a被加 密成了 B。同样地我们看到，b被加密成了A，c被加密成了D， d被加密 成了F，e被加密成了E，f被加密成了C。于是 如果我们在键盘上依次键 入cafe（咖啡），显示器上就 会依次显示DBCE。这是最简单的加密方 法之一，把每 一个字母都按一一对应的方法替换为另一个字母，这样 的加密方式叫做“简单替换密码”。
密码学入门
英国的TYPEX打字密码机，是德国3轮ENIGMA 的改进型密码机。它在英国通信中使用广泛，且 在破译密钥后帮助破解德国信号。
密码学入门
在线密码电传机Lorenz SZ 42，大约在1943年 由Lorenz A.G制造。英 国人称其为“tunny”， 用于德国战略级陆军司 令部。SZ 40/SZ 42加 密因为德国人的加密错 误而被英国人破解，此 后英国人一直使用电子 COLOSSUS机器解读 德国信号。
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。
第二章 常规加密技术
南京理工大学计算机科学与技术学院
§2.1.2 密码体制
• 非对称密码体制
非对称密码体制又称为公开密钥密码体制或双密钥密码体 制。 非对称密码体制的加密算法和解密算法使用不同但相关的 一对密钥，加密密钥对外公开，解密密钥对外保密，而且 由加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的。 非对称密码体制的特点
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§2.2.1 常规加密模型
• 常规加密模型示意图
通信的一方产生密钥
攻击者 加密 算法E 密钥K 信源 密钥产生源 安全通道
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密码 分析 解密 算法D 密钥K
密钥K
明文P
明文P
明文P
密文C
信宿
§2.2.1 常规加密模型
共同信赖的第三方产生密钥
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§2.1.2 密码体制
• 对称密码体制
对称密码体制又称为常规密钥密码体制、单密钥密码体制 或秘密密钥密码体制。 对称密码体制的加密算法和解密算法使用相同的密钥，该 密钥必须对外保密。 对称密码体制的特点
加密效率较高；
保密强度较高； 但密钥的分配难以满足开放式系统的需求。
破译该密码的成本超过被加密信息的价值；
破译该密码的时间超过该信息有用的生命周期。
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§2.1.1 密码系统的概念
• 密码系统
明文、密文、加密算法、解密算法、加密密钥和解密密钥 构成了一个密码系统的基本元素。 一个密码系统CS可以用一个六元组来描述： CS = ( P，C，E，D，Ke，Kd ) 其中， P 表示明文的集合， C 表示密文的集合， E 表示加密算法， D 表示解密算法， Ke 表示加密密钥的集合， Kd 表示解密密钥的集合。
密码技术
密码技术密码技术在现代社会中扮演着重要的角色。
密码技术是一种应用密码学原理和方法的技术，旨在保护信息的安全性和私密性。
随着信息技术的发展和普及，人们对密码技术的需求日益增加。
本文将从密码技术的定义、分类、应用、发展等方面进行探讨。
首先，我们来了解一下密码技术的定义。
密码技术是一种通过应用密码学方法和原理来处理和传输信息的技术。
它的主要目的是保证信息的保密性、完整性和认证性。
密码技术主要应用于信息安全领域，包括网络安全、电子商务、移动通信等方面。
密码技术可以根据不同的特点进行分类。
常见的分类方式包括对称密码技术、非对称密码技术和哈希函数技术等。
对称密码技术是指发送方和接收方共享同一个密钥，用于加密和解密信息。
非对称密码技术则使用公钥和私钥两个不同的密钥，其中公钥用于加密信息，私钥用于解密信息。
哈希函数技术则是将任意长度的消息映射为固定长度的哈希值，以保证信息的完整性。
密码技术在现代社会中有广泛的应用。
首先是网络安全领域。
随着互联网的普及，网络安全问题也日益突出。
密码技术可以用于加密数据传输、保护网络通信的隐私和数据完整性，防止非法入侵和黑客攻击。
其次，密码技术在电子商务中起到了重要作用。
在进行在线支付和交易时，密码技术可以确保客户的账户信息和交易数据的安全性。
另外，密码技术也广泛应用于移动通信、电子政务、物联网等领域，为信息的传输和存储提供了安全保障。
密码技术的发展经历了多个阶段。
早期的密码技术主要是基于替换和置换的方法，如凯撒密码和维吉尼亚密码。
随着计算机技术的发展，密码技术也发生了革命性的变化。
现代密码技术主要采用数学和计算机理论为基础，如RSA算法和AES算法等。
此外，随着量子计算和人工智能技术的进步，密码技术也面临着新的挑战和机遇。
一方面，量子计算可能会破解传统密码技术的算法，因此需要开发抗量子攻击的密码技术；另一方面，人工智能可以用于密码破解和攻击，因此需要开发智能化的防御和检测系统。
总结一下，密码技术在现代社会中具有重要的意义和应用。
计算机网络安全与应用技术第二章-MD5
步骤3：初始化 缓冲区。 步骤 ：初始化MD缓冲区。一个 缓冲区 一个128位MD缓冲区用以保存中间和 位 缓冲区用以保存中间和 最终散列函数的结果。它可以表示为4个 位的寄存器 位的寄存器(A,B,C,D)。 最终散列函数的结果。它可以表示为 个32位的寄存器 。 寄存器初始化为以下的16进制值 进制值。 寄存器初始化为以下的 进制值。 A = 67452301 B = EFCDAB89 C = 98BADCFE D = 10325476
到此为止，我们已经得到一个 位的整倍数长度的新的消息 位的整倍数长度的新的消息。 到此为止，我们已经得到一个512位的整倍数长度的新的消息。可以 表示为L个 位的数据块： 其长度为L× 表示为 个512位的数据块：Y0,Y1,…,YL-1。其长度为 ×512bits。令N=L×16,则长 位的数据块 。 × 则长 度为N个 位的字 位的字。 表示以字为单位的消息表示。 度为 个32位的字。令M[0…N-1]表示以字为单位的消息表示。 表示以字为单位的消息表示
解：K个数（1~365）任意两数均不相同的取值方式： 个数（ 个数 ）任意两数均不相同的取值方式： 365x364x……x(365-k+1)=365！/（365-k）! ！（ ） K个数（1~365）任意取值的取值方式： 个数（ 个数 ）任意取值的取值方式： 365K 所以： K个数（1~365）至少有两个数相同的概率为： 所以： 个数（ ）至少有两个数相同的概率为： 个数 1- 365！÷（365-k）!÷ 365K ！ ）÷
1 认证与认证系统
抗击被动攻击的方法前面已介绍过加密， 抗击被动攻击的方法前面已介绍过加密，本 章介绍的消息认证则用来抗击主动攻击。 章介绍的消息认证则用来抗击主动攻击。消息认 证是一个过程，用以验证接受消息的真实性 验证接受消息的真实性（ 证是一个过程，用以验证接受消息的真实性（的 确是由它声称的实体发来的）和完整性（ 确是由它声称的实体发来的）和完整性（未被篡 插入、删除）， ），同时还用于验证消息的顺序 改、插入、删除），同时还用于验证消息的顺序 性和时间性（未重排、重放、延迟）， ），此外还需 性和时间性（未重排、重放、延迟），此外还需 要考虑业务的不可否认性。 要考虑业务的不可否认性。 可以通过数字签字实现消息的不可否认性， 可以通过数字签字实现消息的不可否认性， 数字签字同时也是一项认证技术， 数字签字同时也是一项认证技术，也可用于抗击 主动攻击。 主动攻击。 消息认证机制和数字签名机制都可以产生认 证符。认证符是用于认证消息的数值。 证符。认证符是用于认证消息的数值。
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。
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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）。
网络安全操作手册
网络安全操作手册网络安全是当今互联网时代一个至关重要的话题。
随着网络技术的不断发展，网络安全问题也层出不穷。
为了保护个人和机构的数据免受黑客和其他不法分子的攻击，掌握一些基本的网络安全操作是必不可少的。
本手册将为您介绍一些常见的网络安全操作及其步骤，以帮助您提高网络安全等级。
第一章：强密码的创建和使用1.1 密码的重要性密码是保护个人账户和隐私的第一道防线。
一个强大的密码可以大大降低被破解或猜测的风险。
1.2 创建强密码的原则- 使用至少8个字符的组合：包括大写和小写字母、数字以及特殊字符。
- 避免使用个人信息、常见的词语或数字序列作为密码。
- 定期更改密码，避免重复使用相同的密码。
1.3 安全存储密码- 不要将密码保存在电脑或手机中的记事本或文本文件中。
- 使用密码管理器来安全保存和管理密码。
- 不要轻易向他人透露自己的密码。
第二章：防止网络钓鱼攻击2.1 什么是网络钓鱼攻击网络钓鱼攻击是骗取用户个人信息的一种常见网络欺诈手段，通常通过伪造合法网站或电子邮件，引诱用户输入密码、银行账户等敏感信息。
2.2 防止网络钓鱼攻击的方法- 注意识别垃圾邮件和伪造网站，确认发件人的真实性。
- 不轻易点击邮件或网页中的链接，尤其是来自不可信来源的链接。
- 对于需要输入敏感信息的网页，要确认链接是否为安全链接（https://）。
第三章：保护个人隐私3.1 谨慎公开个人信息- 在社交媒体上，仅向可信任的朋友和圈子分享个人信息。
- 不要在公共场合、陌生网站或不安全的Wi-Fi网络下输入敏感个人信息。
3.2 定期备份重要数据- 定期备份计算机、手机等设备中的重要数据，以防止数据丢失或遭受勒索软件攻击。
- 存储备份数据的设备和服务器要保持离线状态，防止被黑客入侵。
第四章：软件和系统更新4.1 及时更新操作系统和软件- 及时安装系统和软件更新补丁，以修复已知漏洞和安全问题。
- 打开自动更新功能，确保系统和软件能够及时获得最新的安全更新。
计算机网络安全密码技术
计算机网络安全密码技术一、引言在现代网络舞台上，计算机网络安全密码技术备受瞩目和重视。
在过去几年中，许多企业、组织和政府机构都遭受了网络攻击，造成了不同程度的损失。
因此，计算机网络安全密码技术的重要性不断凸显出来。
本文将从密码技术的概念、应用及其对网络安全的保护作用进行描述和探讨。
二、密码技术的概念密码技术指通过对信息进行加密和解密，确保信息在传输过程中不被非法获取和窃取的技术手段。
密码技术是解决计算机网络安全问题的重要方法之一。
密码技术与信息安全密切相关，其目的是确保数据在传输过程中不被攻击者获得，以达到保护网络安全的目的。
三、密码技术的应用1.数据加密数据加密技术可以利用不同算法对信息进行加密和解密，通过密钥的加入，使得信息传输更加安全。
这种技术保证了敏感信息的保密性、完整性和可靠性。
2.数字签名数字签名技术是验证信息的完整性、来源和真实性的一种重要手段。
它利用公钥加密技术的原理，为信息产生一个唯一电子标识，不可伪造。
3.身份认证身份认证是保证网络安全的另一项重要技术，它能够确保信息在传输过程中不被攻击者攻击或篡改。
身份认证技术可以通过密码技术中的数字证书、网络证书、虚拟证书等方式进行实现，确保信息交流方的合法性。
4.访问控制访问控制是限制非法访问的重要技术，将网络资源访问权限授权给符合条件的用户，在保证资源安全的同时限制非法行为。
四、密码技术的保护作用1.保护信息的安全性密码技术可以保护信息的完整性、保密性和可靠性。
它可以保证信息的传输只被授权的用户获取，并防止非法窃取或篡改。
2.保护网络资源的安全性密码技术可以保护网络资源的安全，防止外部攻击者利用漏洞进行攻击和破坏。
密码技术在访问控制和防火墙技术中起着重要作用。
3.提高网络安全性通过密码技术在网络中加入身份认证、数据加密、数字签名等安全技术手段，提高网络的安全水平，降低了安全风险，增加了网络的安全性和稳定性。
五、总结计算机网络安全密码技术是现代网络安全的重要组成部分。
网络安全密码技术
密码编码学的任务是寻求生成高强度密码的有 效算法，以满足对信息进行加密或认证的要求。 效算法，以满足对信息进行加密或认证的要求。 密码分析学的任务是破译密码或伪造认证密码， 密码分析学的任务是破译密码或伪造认证密码，窃 取机密信息进行诈骗破坏活动。 取机密信息进行诈骗破坏活动。 被动攻击：对一个保密系统采取截获密文进行分析的 被动攻击： 方法来进行的攻击。 方法来进行的攻击。 主动攻击：非法入侵者采用删除、更改、添加、 主动攻击：非法入侵者采用删除、更改、添加、重放 伪造等手段向系统注入假信息的攻击。 、伪造等手段向系统注入假信息的攻击。 进攻与反进攻、 进攻与反进攻、破译与反破译是密码学中永无止境 的矛与盾的竞技。 的矛与盾的操作方式不同，可以分为替换密码体 ）按执行的操作方式不同， 制（Substitution Cryptosystem）和换位密码体制（ ）和换位密码体制（ Permutation Cryptosystem）。 ）。 （2）如果从收发双方使用的密钥是否相同，密码体 ）如果从收发双方使用的密钥是否相同， 制分为对称密钥密码（或单钥密码） 制分为对称密钥密码（或单钥密码）体制和非对称 密钥密码（或双钥密码或公钥密码）体制。 密钥密码（或双钥密码或公钥密码）体制。对称密 钥密码技术中加密和解密的双方拥有相同的密钥， 钥密码技术中加密和解密的双方拥有相同的密钥， 而非称密钥密码技术中加密和解密的双方拥有不同 的密钥。 的密钥。
2．1．2 密码技术基础
1．基本概念 ．
密码技术（或密码学） 密码技术（或密码学）是研究通信安全保密的一门 学科，它包含两个相对独立的分支： 学科，它包含两个相对独立的分支：密码编码学和密码 分析学。 分析学。 密码编码学是研究把信息（明文）变换成没有密钥 密码编码学是研究把信息（明文） 就不能解读或很难解读的密文的方法， 就不能解读或很难解读的密文的方法，从事此行的称为 密码编码者。 密码编码者。 密码分析学是研究分析破译密码的方法， 密码分析学是研究分析破译密码的方法，从事此 行的称为密码分析者 。 密码编码学和分析学彼此目的相反、相互独立， 密码编码学和分析学彼此目的相反、相互独立，但 在发展中又相互促进。 在发展中又相互促进。
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Ek (m) m k (mod N ) Dk (c) c k (mod N )
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凯撒密码
历史上，凯撒大帝曾用此方法对重要的军 事信息进行加密 。 根据现有的记载，当时也没有任何技术能 够解决这一最基本、最简单的密码。 现存最早的破解方法记载在公元9世纪阿拉 伯的阿尔· 肯迪的有关发现频率分析的著作 中。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 21 12 25 17 24 23 19 15 22 13 凯撒密码就属于单表代 18 3 9
换密码 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 5 10 2 8 16 11 14 7 1 4 20 0 6 那么相应的解密算法 为
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 24 21 15 11 22 13 25 20 16 12 14 18 1
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 9 19 7 17 3 10 6 23 0 8 5 4 2
第2章 密码技术
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第二章
密码技术
Internet在给人们带来各种便捷的同时， 网络上的种种不安全因素使得个人信息的安 全受到严重威胁.
密码技术是应对网络安全威胁的有效手段 之一，多种密码技术的综合应用可以保证信 息的机密性、完整性和消息源的不可否认性.
同时密码技术也是身份认证的理论基础。
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代换密码
多表代换使用从明文字母到密文字 母的多个映射来隐藏字母出现的频 【例】 设起始密钥串是today，根据编码规则A=0，B=1，…，Z=25，密钥串的数 率分布，明文字符和密文字符的关 字表示是（19,14,3,0,24）。明文串proceed meeting as agreed进行维吉尼亚加 系是一对多的 密和解密运算。加密运算见下表
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置换密码
有密钥换位密码
【例】 有密钥换位密码的加解密运算，设分组大小为b=4，密钥为π =(π (1)， π (2)， π (3)， π (4))=(2,4,1,3)
那么明文消息为 proceed meeting as agreed 首先分为6个分组，每个分组4个字符为 proc eedm eeti ngas agre ed 然后可以变换-加密成下面的密文为 rcpoemedeietgsnagearde 明文的解密密钥是
19,14,3,0,24 23,17,15,4,2 xr pec
19,8,13,6,0
19,14,3,0,24 12,22,16,6,2 4 mwqg y
18,0,6,17,4
19,14,3,0,24 11,14,9,17,2 l ojrc
4,3
19,14,3,0,24 23,17 xr
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凯撒密码
加密规则：位移量=3！
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代换密码
【例】 设明文为Caesar cipher is a substitution，取k=3采用凯撒 密码进行加密变换，同时给出逆变换。
明文：m=Caesar cipher is a substitution。 加密：c: ，对应得到字母F a: ，对应得到字母D e: ，对应得到字母H 其余字母加密运算类似。 经凯撒密码变换后得到的密文是：C＝FDHVDU FLSKHU LV D VXEVWLWXWLRQ 解密：解密代换是加密代换的逆变换，对于密文C执行解密变换可以得到对应的 明文m。 F: ，对应得到字母C D: ，对应得到字母A H: ，对应得到字母E
2.2
古典密码体制
现代密码的基本原理一般是基于复杂的 数学运算或者数学难题的，而古典密码的两 个基本工作原理是代换和置换。代换是指通 过对于明文进行符号替换得到密文的加密方 法；而置换则是通过对于明文进行书写位置 交换而得到密文的加密方法。虽然古典密码 技术很少独立应用于网络安全应用中，但这 些古典密码的基本手段仍是构造现代对称加 密算法的核心技术。
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2.3
对称密码体制
分组密码概述 数据加密标准DES
高级加密标准AES
分组密码工作模式 流密码 07:22:48
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分组密码概述
主要任务是提供数据保密性。分 组密码算法是将一些固定的置换作用 于明文数据分组的加密算法。它将明 文按一定的比特长度分组，由明文组 和密钥组经过加密运算得到密文组， 使作用于明文的密钥和密文之间的 扩散（Diffusion） 密文组和密钥组经过解密运算还原成 关系复杂化，实现明文和密文之间， 明文组，其中解密运算通常为加密运 密文和密钥之间的统计相关性的极 算的逆运算 。 小化，从而使统计分析攻击无法奏 将明文组及密钥组的影响迅 效，通常通过代换（Substitution） 分组密码算法的设计 速地散布到输出的密文组中， 的方式实现混淆。 通常通过置换 （Permutation）的方法来 实现扩散。
2、多表代换密码
表 密钥串为today对于明文串proceed meeting as agreed的加密变换
明文
proce
ed mee
ting a
s agre
ed
明文编码pi
密钥编码ki 密文编码ci 密文
15,17,14,2,4
19,14,3,0,24 8,5,17,2,2 ifrcc
4,3,12,4,4
分组密码
混淆（Confusion）
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分组密码概述
密钥长度 分组密码的两个参数 分组长度
（
表示密钥k对明文m加密，
明文消息“monoalphabetic cipher”加密为下面的密文消息：Jkfkvdcpvmyowz zwcpyq
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代换密码
仿射密码，即定义代换密码系统
Ek (m) k1m k2 (mod N ) Dk (c) k11 (c k2 )(mod N )
如何破解？ 07:22:47
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对于第一种情况，攻击者可以 即使使用唯密文攻击，恺撒密码也 通过使用诸如频率分析或者样 式单词分析的方法，马上就能 是一种非常容易破解的加密方式。 从分析结果中看出规律，得出
两种情况：
加密者使用的是恺撒密码。
攻击者知道（或者猜测）密码中使用了某个 简单的替换加密方式，但是不确定是恺撒密 码； 攻击者知道（或者猜测）使用了恺撒密码， 但是不知道其偏移量。
对于第二种情况，它的偏移量最多就是25因 此可以通过穷举法，很轻易地进行破解
14
穷举法：
方法是在表格中写下密文中的某个小片段 使用所有可能的偏移量解密后的内容—— 称为候选明文。 分析表格中的候选明文是否具有实际含义， 得出正确的偏移量，解密整个密文。 例如密文片段是： "EXXEGOEXSRGI"
密码员对明文进行 处理，分别称为 加密时所采用的一 加密密钥和解密 组规则 密钥
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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（Cryptography）和密 码分析学（Cryptanalytics）。
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 07:22:47
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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 单钥体制(对称 密码体制) 分组密码
密码系统
双钥体制（非对称 密码体制或公钥体制）
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2.2
古典密码体制
代换密码
置换密码
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代换密码
通过符号的简单替换而达到掩 盖明文信息的目的，也就是将 代换密码的思想 明文中的字母由其他字母、数 字或者符号取代的一种方法， M 称为明文空间，C 称为密文空间，其中的替代方案就称为密钥。 K 称为密钥空间。E K (m) 为以k为密钥将
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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。
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第二章
本章内容提要:
密码技术
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
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2.1
密码技术概述
•密码技术的最原始目的是秘密通信
•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
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17ห้องสมุดไป่ตู้
代换密码
【例】设密钥对为(7,2)，加密函数为7m+2(mod 26)，对于明文消息happy进行 加密变换，并给出相应的解密变换。 加密变换如下： 首先转换明文字母h,a,p,p,y为对应的数字7,0,15,15,24。 h→7 加密：（7×7+2） mod 26=25 →z a→0 加密：（0×7+2） mod 26=2 →c p→15 加密：（15×7+2）mod 26=3 →d p→15 加密：（15×7+2）mod 26=3 →d y→24 加密：（24×7+2）mod 26=14 →o 由此，得到明文消息happy在7m+2(mod 26)仿射加密变换下得到的密文为 zcddo 解密变换如下： 首先转换密文字母z,c,d,d,o为对应的数字25,2,3,3,14，根据仿射变换的定义，加 密密钥对(7,2)相应的解密变换为 (c-2)(mod 26)，这里 ≡15(mod 26)。 z→25 解密：（25-2）×15 mod 26=7 →h c→2 解密：11（2-2）×15 mod 26=0 →a d→3 解密：11（3-2）×15 mod 26=15 →p d→3 解密：11（3-2）×15 mod 26=15 →p o→14 解密：（14-2）×15 mod 26=24 →y 于是，得到解密后的消息为happy。