现代密码学精讲PPT课件
合集下载
现代密码学PPT课件
因此要了解信息安全，首先应该知道信息安全面临 哪些威胁。
信息安全所面临的威胁来自很多方面，并且随着时 间的变化而变化。这些威胁可以宏观地分为人为威 胁和自然威胁。
自然威胁可能来自于各种自然灾害、恶劣的场地环 境、电磁辐射和电磁干扰、网络设备自然老化等。 这些事件有时会直接威胁信息的安全，影响信息的 存储媒质。
3. 完整性业务
和保密业务一样，完整性业务也能应用于消息流、 单个消息或一个消息的某一选定域。用于消息流的 完整性业务目的在于保证所接收的消息未经复制、 插入、篡改、重排或重放，即保证接收的消息和所 发出的消息完全一样；这种服务还能对已毁坏的数 据进行恢复，所以这种业务主要是针对对消息流的 篡改和业务拒绝的。应用于单个消息或一个消息某 一选定域的完整性业务仅用来防止对消息的篡改。
2. 认证业务
用于保证通信的真实性。在单向通信的情况下，认 证业务的功能是使接收者相信消息确实是由它自己 所声称的那个信源发出的。在双向通信的情况下， 例如计算机终端和主机的连接，在连接开始时，认 证服务则使通信双方都相信对方是真实的（即的确 是它所声称的实体）；其次，认证业务还保证通信 双方的通信连接不能被第三方介入，以假冒其中的 一方而进行非授权的传输或接收。
恶意软件指病毒、蠕虫等恶意程序，可分为两类， 如图1.2所示，一类需要主程序，另一类不需要。前 者是某个程序中的一段，不能独立于实际的应用程 序或系统程序；后者是能被操作系统调度和运行的 独立程序。来自图1.2 恶意程序分类
对恶意软件也可根据其能否自我复制来进行分类。 不能自我复制的一般是程序段，这种程序段在主程 序被调用执行时就可激活。能够自我复制的或者是 程序段（病毒）或者是独立的程序（蠕虫、细菌 等），当这种程序段或独立的程序被执行时，可能 复制一个或多个自己的副本，以后这些副本可在这 一系统或其他系统中被激活。以上仅是大致分类， 因为逻辑炸弹或特洛伊木马可能是病毒或蠕虫的一 部分。
信息安全所面临的威胁来自很多方面，并且随着时 间的变化而变化。这些威胁可以宏观地分为人为威 胁和自然威胁。
自然威胁可能来自于各种自然灾害、恶劣的场地环 境、电磁辐射和电磁干扰、网络设备自然老化等。 这些事件有时会直接威胁信息的安全，影响信息的 存储媒质。
3. 完整性业务
和保密业务一样，完整性业务也能应用于消息流、 单个消息或一个消息的某一选定域。用于消息流的 完整性业务目的在于保证所接收的消息未经复制、 插入、篡改、重排或重放，即保证接收的消息和所 发出的消息完全一样；这种服务还能对已毁坏的数 据进行恢复，所以这种业务主要是针对对消息流的 篡改和业务拒绝的。应用于单个消息或一个消息某 一选定域的完整性业务仅用来防止对消息的篡改。
2. 认证业务
用于保证通信的真实性。在单向通信的情况下，认 证业务的功能是使接收者相信消息确实是由它自己 所声称的那个信源发出的。在双向通信的情况下， 例如计算机终端和主机的连接，在连接开始时，认 证服务则使通信双方都相信对方是真实的（即的确 是它所声称的实体）；其次，认证业务还保证通信 双方的通信连接不能被第三方介入，以假冒其中的 一方而进行非授权的传输或接收。
恶意软件指病毒、蠕虫等恶意程序，可分为两类， 如图1.2所示，一类需要主程序，另一类不需要。前 者是某个程序中的一段，不能独立于实际的应用程 序或系统程序；后者是能被操作系统调度和运行的 独立程序。来自图1.2 恶意程序分类
对恶意软件也可根据其能否自我复制来进行分类。 不能自我复制的一般是程序段，这种程序段在主程 序被调用执行时就可激活。能够自我复制的或者是 程序段（病毒）或者是独立的程序（蠕虫、细菌 等），当这种程序段或独立的程序被执行时，可能 复制一个或多个自己的副本，以后这些副本可在这 一系统或其他系统中被激活。以上仅是大致分类， 因为逻辑炸弹或特洛伊木马可能是病毒或蠕虫的一 部分。
现代密码学课程ppt(完整版)
3
数字签名的基本概念
手写签名与数字签名的区别 手写签名是一种传统的确认方式，如写信、 手写签名是一种传统的确认方式，如写信、签订 协议、支付确认、批复文件等. 协议、支付确认、批复文件等
手写签名是所签文件的物理组成部分；数字签名必须与所签文件捆绑 在一起。 手写签名通过与标准签名比较或检查笔迹来验证，伪造签名比较容易； 数字签名是通过公开的验证算法来验证。好的数字签名算法应该伪造 签名十分困难。 手写签名不易复制；数字签名是一个二进制信息，十分容易复制，所 以必须防止数字签名重复使用。
16
一般数字签名算法一般数字签名算法-DSA
参数 p：满足2L-1<p<2L 的大素数，其中512≤L≤1024且 L是64的倍数. q：p-1的素因子，满足2159<q<2160 ，即q长为160 比特. g：g≡h(p-1)/q mod p，其中h是满足1<h<p-1且使 得h(p-1)/q mod p>1的任一整数. 用户秘密钥x（0<x<q的随机数或伪随机数）； 用户的公开钥y：y≡gx mod p.
23
一般数字签名算法
基于离散对数问题的数字签名体制是数字签 基于离散对数问题 名体制中最为常用的一类，其中包括 ElGamal签名体制、DSA签名体制、Okamoto 签名体制等.
24
一般数字签名算法
离散对数签名体制 1) 参数和密钥生成 p：大素数；q：p-1或p-1的大素因子； g：g∈RZ*p，且gq≡1(mod p)， g∈R Z*p表示g是从Z*p中随机选取的， Z*p=Zp-{0}； x：用户A的秘密钥，1<x<q； y：用户A的公开钥，y≡gx(mod p).
28
现代密码学基础ppt课件
加密示例-按字符易位加密
7 4 5 1 2 8 3 6
原文
加密算法：密文的组合 规则，按密钥的字母顺 序
M E
P a e l n m
G
e s i
A
a f l
B
s e l
U
e r i
C
t o o
K
r n n
Please transfer one million dollars to Swiss Bank account six two two … …
2 经典加密技术
替代 置换 转换
2 加密方式概述
基本概念 不可破的密码体制：如果密文中没有足够的信息来唯一 地确定（推导）出对应的明文，则称这一密码体制是 无条件安全的或称为理论上不可破的。 密钥体制的安全性：指一个密码体制的密码不能被可以 使用的计算机资源破译。 关于古典加密法：1949年，C.E.Shannon论证了一般经典 加密法得到的密文几乎都是可破的，从而引起密码学 研究的危机。 DES（Data Encryption Standard）和公开密钥体制（Public Key Crypt-system）：60年代以后出现，成为近代密码 学发展史上的两个重要的里程碑。
我国古代的密码学
从古到今，加密技术在各种战争和商战中应用频繁。 中国古代有一种叫“符”的东西，是把一块竹劈成两 片，双方各执一片，在需要时拼合对证，这也是“符 合”这个词的由来。细细品味，发现“符”与现代的 “公共密钥”加解密技术竟有异曲同工之妙。 该技术使用成对的“公共密钥”和“私有密钥”， 双方各执一个，互不相知，但却可以进行非常有效的 加密认证。
例：如果明文m为“important”，则密文C则为 “RNKLIGZMZ”。
现代密码学精讲PPT共171页
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
谢谢！
现代密码学精讲
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方Байду номын сангаас，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
谢谢！
现代密码学精讲
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方Байду номын сангаас，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
《现代密码学基础》课件
2 RSA算法
RSA算法是一种常用的公钥加密算法，基于数论的难题，广泛应用于数字签名和密钥交换 等场景。
3 椭圆曲线算法
椭圆曲线算法是一种新兴的公钥加密算法，具有更短的密钥长度和更高的安全性。
消息认证码
消息认证码用于验证消息的完整性和真实性，常用于数据完整性校验和身份认证。
1 消息认证码概述
2 常用的消息认证码
总结
通过此课件，我们回顾了现代密码学的基础知识，并推荐了后续学习的方向。
《现代密码学基础》PPT 课件
现代密码学基础课程的PPT课件，包括密码学概述、对称加密算法、公钥加密 算法、消息认证码、密码学协议、密码学安全等内容。
密码学概述
密码学是研究信息安全和通信安全的一门学科，主要包括加密与解密技术、密钥管和认证协议 等内容。
1 密码学定义
密码学是研究信息安全和通信安全的一门学科，涉及加密与解密技术、密钥管理和认证 协议等内容。
消息认证码用于验证消息的完整性和真实性， 通常包括消息摘要和密钥。
• HMAC算法 • CMAC算法 • GMAC算法
密码学协议
密码学协议用于实现安全的通信和身份认证，常用于保护网络通信和数据传输的安全性。
1 密码学协议定义
2 常用的密码学协议
密码学协议用于实现安全的通信和身份认证， 通常包括密钥协商、身份认证和数据加密等 功能。
对称加密算法使用相同的密钥对信息进行加 密和解密，加密和解密过程效率高，但密钥 管理复杂。
2 常用的对称加密算法
• DES算法 • 3DES算法 • AES算法
公钥加密算法
公钥加密算法使用不同的密钥对信息进行加密和解密，具有更高的安全性。
1 公钥加密算法概述
公钥加密算法使用不同的密钥对信息进行加密和解密，提供更高的安全性和密钥管理的 便利。
RSA算法是一种常用的公钥加密算法，基于数论的难题，广泛应用于数字签名和密钥交换 等场景。
3 椭圆曲线算法
椭圆曲线算法是一种新兴的公钥加密算法，具有更短的密钥长度和更高的安全性。
消息认证码
消息认证码用于验证消息的完整性和真实性，常用于数据完整性校验和身份认证。
1 消息认证码概述
2 常用的消息认证码
总结
通过此课件，我们回顾了现代密码学的基础知识，并推荐了后续学习的方向。
《现代密码学基础》PPT 课件
现代密码学基础课程的PPT课件，包括密码学概述、对称加密算法、公钥加密 算法、消息认证码、密码学协议、密码学安全等内容。
密码学概述
密码学是研究信息安全和通信安全的一门学科，主要包括加密与解密技术、密钥管和认证协议 等内容。
1 密码学定义
密码学是研究信息安全和通信安全的一门学科，涉及加密与解密技术、密钥管理和认证 协议等内容。
消息认证码用于验证消息的完整性和真实性， 通常包括消息摘要和密钥。
• HMAC算法 • CMAC算法 • GMAC算法
密码学协议
密码学协议用于实现安全的通信和身份认证，常用于保护网络通信和数据传输的安全性。
1 密码学协议定义
2 常用的密码学协议
密码学协议用于实现安全的通信和身份认证， 通常包括密钥协商、身份认证和数据加密等 功能。
对称加密算法使用相同的密钥对信息进行加 密和解密，加密和解密过程效率高，但密钥 管理复杂。
2 常用的对称加密算法
• DES算法 • 3DES算法 • AES算法
公钥加密算法
公钥加密算法使用不同的密钥对信息进行加密和解密，具有更高的安全性。
1 公钥加密算法概述
公钥加密算法使用不同的密钥对信息进行加密和解密，提供更高的安全性和密钥管理的 便利。
现代密码技术ppt课件
.
（舍弃了第
9,18,22,25,35,38,43,54 比特位）
总结：DES一轮迭代的过程
.
DES解密操作
由迭代操作的定义，显然可以得到 Ri-1=Li Li-1=Ri⊕f(Li,ki)
若记加密算法每一轮的操作为Ti，我们
可以方便的得出解密算法： DES-1=IP-1∘T1∘T2∘…T15∘T16∘IP
3次循环以后密文有21个比特不同，16次循环 后有34个比特不同 ➢ 如果用只差一比特的两个密钥加密同样明文： 3次循环以后密文有14个比特不同，16次循环 后有35个比特不同
.
3.1 数据加密标准DES
DES的强度
▪ 56位密钥长度问题 ➢ 56-bit 密钥有256 = 72,057,584,037,927,936 ≈ 7.2亿亿 之多
《计算机网络安全》
Chapter 3
现代密码技术
DES、RSA
.
3.1 数据加密标准DES
▪ 19世纪70年代，DES(the Data Encryption Standard)最初由IBM公司提出。
▪ DES是一种分组密码，它采用56比特长的密 钥将64比特的数据加密成64比特的密文。
▪ DES完全公开了加密、解密算法。因而是一 个最引人注目的分组密码系统。
（1）初始置换与逆置换
58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 IP： 64 56 48 40 32 24 16 8 57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 3 61 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31 23 15 7
（舍弃了第
9,18,22,25,35,38,43,54 比特位）
总结：DES一轮迭代的过程
.
DES解密操作
由迭代操作的定义，显然可以得到 Ri-1=Li Li-1=Ri⊕f(Li,ki)
若记加密算法每一轮的操作为Ti，我们
可以方便的得出解密算法： DES-1=IP-1∘T1∘T2∘…T15∘T16∘IP
3次循环以后密文有21个比特不同，16次循环 后有34个比特不同 ➢ 如果用只差一比特的两个密钥加密同样明文： 3次循环以后密文有14个比特不同，16次循环 后有35个比特不同
.
3.1 数据加密标准DES
DES的强度
▪ 56位密钥长度问题 ➢ 56-bit 密钥有256 = 72,057,584,037,927,936 ≈ 7.2亿亿 之多
《计算机网络安全》
Chapter 3
现代密码技术
DES、RSA
.
3.1 数据加密标准DES
▪ 19世纪70年代，DES(the Data Encryption Standard)最初由IBM公司提出。
▪ DES是一种分组密码，它采用56比特长的密 钥将64比特的数据加密成64比特的密文。
▪ DES完全公开了加密、解密算法。因而是一 个最引人注目的分组密码系统。
（1）初始置换与逆置换
58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 IP： 64 56 48 40 32 24 16 8 57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 3 61 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31 23 15 7
(现代密码学课件)02序列密码
(现代密码学课件）02序列密码
2
一、二进制与位运算
二进制表示 字符编码 常用位运算 位运算练习
3
二进制表示
在现代密码算法中，我们通常需要将明文 用二进制的明文流来表示，然后再对二进 制的明文流加密。
任何十进制数字都可以用二进制数字表示 练习：将自己的学号的后三位用二进制数
字表示（后面的练习还需要用到）
输 出 时刻 状 态
4321
18
0 0 0 1 0 0
9 10 11 12 0 1101 1110 1111 0111 0011 0001
输出
1 0 1 0 1 1 1 1
33
LFSR 练习
设3级 LFSR 的递归函数为ai+3=ai+2+ai，初 始状态为 (a1,a2,a3)=(1,0,1)。求输出序列和 周期，并画出LFSR的示意图。
ai+n
c1
c2
ai+n-1 xn
ai+n-2 xn-1
cn-1
cn
ai+1
ai
ai-1, …, a1
x2
x1
31
线性反馈移位寄存器例子
例子：n=4的LFSR。输出序列满足ai+4=ai+1+ai。初始 状态(a1,a2,a3,a4)为1000。序列的周期为15=24－1。
ai+4 ai+3
ai+2
优点：具有自同步能力，强化了其抗统计分析 的能力
缺点：有n位长的差错传播。
11
同步流密码
同步流密码SSC (Synchronous Stream Cipher)：
i与明文消息无关，密钥流将独立于明文。
2
一、二进制与位运算
二进制表示 字符编码 常用位运算 位运算练习
3
二进制表示
在现代密码算法中，我们通常需要将明文 用二进制的明文流来表示，然后再对二进 制的明文流加密。
任何十进制数字都可以用二进制数字表示 练习：将自己的学号的后三位用二进制数
字表示（后面的练习还需要用到）
输 出 时刻 状 态
4321
18
0 0 0 1 0 0
9 10 11 12 0 1101 1110 1111 0111 0011 0001
输出
1 0 1 0 1 1 1 1
33
LFSR 练习
设3级 LFSR 的递归函数为ai+3=ai+2+ai，初 始状态为 (a1,a2,a3)=(1,0,1)。求输出序列和 周期，并画出LFSR的示意图。
ai+n
c1
c2
ai+n-1 xn
ai+n-2 xn-1
cn-1
cn
ai+1
ai
ai-1, …, a1
x2
x1
31
线性反馈移位寄存器例子
例子：n=4的LFSR。输出序列满足ai+4=ai+1+ai。初始 状态(a1,a2,a3,a4)为1000。序列的周期为15=24－1。
ai+4 ai+3
ai+2
优点：具有自同步能力，强化了其抗统计分析 的能力
缺点：有n位长的差错传播。
11
同步流密码
同步流密码SSC (Synchronous Stream Cipher)：
i与明文消息无关，密钥流将独立于明文。
现代密码学清华大学出版社课堂课件ppt课件
•单击此处编辑母版标题样式 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，花费多少时 间都不能解密密文。 • 单击此处编辑母版副标题样式 • 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
1.1 信息的安全威胁
因特网的开放性和共享性，给人们提供了方便 也带来了危险。
图1.1 攻击类型分类
单击此处编辑母版标题样式
• 单击此处编辑母版副标题样式
图1.2 恶意程序分类
安全业务
安全业务指安全防护措施，有以下5种。 1. 保密业务 2. 认证业务 3. 完整性业务 4. 不可否认业务 5. 访问控制
• 2.1 流密码的基本概念 单击此处编辑母版标题样式 • 流密码 关键密钥流产生器 • •同步流密码 单击此处编辑母版副标题样式 • 自同步流密码 • 有限状态自动机 • 密钥流序列具有如下性质： 极大的周期、良好的统计特性、抗线性分析、抗 统计分析。 • 密钥流产生器：驱动部分和非线性组合部分
应用中对于分组码的要求 单击此处编辑母版标题样式
• 安全性
• 运行速度 • 单击此处编辑母版副标题样式 • 存储量(程序的长度、数据分组长度、高速缓存大 小) • 实现平台(硬、软件、芯片)
• 运行模式
称明文分组到密文分组的可逆变换为代换 单击此处编辑母版标题样式
• 设计的算法应满足下述要求： • 分组长度n要足够大，使分组代换字母表中的元素 • 单击此处编辑母版副标题样式 个数2n足够大，防止明文穷举攻击法奏效。 • 密钥量要足够大（即置换子集中的元素足够多）， 尽可能消除弱密钥并使所有密钥同等地好，以防 止密钥穷举攻击奏效。 • 由密钥确定置换的算法要足够复杂： 充分实现明文与密钥的扩散和混淆，没有简单的 关系可循，要能抗击各种已知的攻击。
现代密码学PPT课件
1.3 密码学基本概念
1.3.1 保密通信系统
通信双方采用保密通信系统可以隐蔽和保护需要发 送的消息，使未授权者不能提取信息。发送方将要 发送的消息称为明文，明文被变换成看似无意义的 随机消息，称为密文，这种变换过程称为加密；其 逆过程，即由密文恢复出原明文的过程称为解密。 对明文进行加密操作的人员称为加密员或密码员。 密码员对明文进行加密时所采用的一组规则称为加 密算法。
② 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。
③ 加密和解密算法适用于所有密钥空间中的元素。
④ 系统便于实现和使用。
1.3.2 密码体制分类
密码体制从原理上可分为两大类，即单钥体制和双 钥体制。
1.1.3 安全业务
安全业务指安全防护措施，有以下5种。 1. 保密业务
保护数据以防被动攻击。保护方式可根据保护范围 的大小分为若干级，其中最高级保护可在一定时间 范围内保护两个用户之间传输的所有数据，低级保 护包括对单个消息的保护或对一个消息中某个特定 域的保护。保密业务还包括对业务流实施的保密， 防止敌手进行业务流分析以获得通信的信源、信宿、 次数、消息长度和其他信息。
20世纪90年代，因特网爆炸性的发展把人类带进了 一个新的生存空间。因特网具有高度分布、边界模 糊、层次欠清、动态演化，而用户又在其中扮演主 角的特点，如何处理好这一复杂而又巨大的系统的 安全，成为信息安全的主要问题。由于因特网的全 球性、开放性、无缝连通性、共享性、动态性发展， 使得任何人都可以自由地接入，其中有善者，也有 恶者。恶者会采用各种攻击手段进行破坏活动。信 息安全面临的攻击可能会来自独立的犯罪者、有组 织的犯罪集团和国家情报机构。对信息的攻击具有 以下新特点： 无边界性、突发性、蔓延性和隐蔽性。
- 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)。
3
2.1.1 什么是密码学(续)
发送者 Alice
明文m 加密器 Ek
密文c 公 共 信道
密钥k
密钥源
安全 信道
图 2.1 Shannon保密系统
分析者 Eve
解密器 明文m Dk
密钥k
接收者 Bob
4
2.1.1 什么是密码学(续)
通信中的参与者 (1) 发送者(Alice)： 在双方交互中合法的信息发 送实体。 (2) 接收者(Bob)：在双方交互中合法的信息接收 实体。 (3) 分析者(Eve)：破坏通信接收和发送双方正常 安全通信的其他实体。可以采取被动攻击和主动 攻击的手段。 信道 (1) 信道：从一个实体向另一个实体传递信息的 通路。 (2) 安全信道：分析者没有能力对其上的信息进 行阅读、删除、修改、添加的信道。 (3) 公共信道：分析者可以任意对其上的信息进 行阅读、删除、修改、添加的信道。
定义2 一个加密方案可以被破译是指，第三方在 没有事先得到密钥对(e, d)的情况下，可以在适当 的时间里系统地从密文恢复出相对应的明文。 # 适当的时间由被保护数据生命周期来确定。
12
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
私钥加密 定义3 一个由加密函数集{Ee: eK}和解密函数集{Dd: dK}组成加密方案，每一个相关联的密钥对(e, d) ， 如果知道了e在计算上很容易确定d，知道了d在计算 上很容易确定e，那么，就是私钥加密方案。 # 私钥加密需要一条安全信道来建立密钥对。
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
公钥加密实例
A1
Ee(m1)=c1
e
c1
e
A2
Ee(m2)=c2
c2
Dd(c1)=m1 Dd(c2)=m2
A3
Ee(m3)=c3
e
Dd(c3)=m3
c3
Bob
# 因为存在替代攻击问题，公钥系统中公开密钥e
Symmetric-key ciphers Signatures Pseudorandom sequences Identification primitives
Block ciphers
Stream ciphers
Public-key ciphers
Public-key Primitives
Signatures
NK n2n2(n1)
个密钥，若n=1000，则NK500 000。 # 如此众多的密钥如何建立，如何保存？
7
2.1.2 现代密码学中的对称与非对称密码思想(续)
分析者 Eve
加密器 EK1(m)=c
m
明文消 息源
c
公共信道
解密器 DK2(c)= m
m
目的地
Alice
Bob
#非对称密码加密密钥与解密密钥不同：K1K2
9
2.1.4 现代密码学主要技术
Arbitrary length hash functions
Unkeyed Primitives
One-way permutations
Security Primitives
Symmetric-key Primitives
Random sequences Arbitrary length hash functions (MACs)
5
2.1.2 现代密码学中的对称与非对称密码 思想
分析者 Eve
加密器 EK1(m)=c
m
明文消息 源
c
公共信道
解密器 DK2(c)= m
m
目的地
Alice
Bob
# 对称密码加密密钥与解密密钥同：K1=K2
代表系统：DES和AES
6
2.1.2 现代密码学中的对称与非对称密码思想(续)
若互联网上有n个用户，则需要
第2章 现代密码学精讲
1
本章要点
现代密码学框架 现代密码学的理论基础 对称加密标准：DES和AES 公钥密码体制：RSA和ElGamal体制
2
2.1 现代密码学框架
2.1.1 什么是密码学 定义1 密码学是研究与信息安全各方面有关 的(比如机密性、数据完整性、实体认证及 数据源认证) 数学技术的一门学科。
11
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
加密方案 加密方案是由一个加密函数集{Ee: eK}和解密函 数集{Dd: dK}构成，并且满足任意一个加密密钥 eK存在唯一一个解密密钥dK使 Dd=Ee1，也就是 对于所有明文消息mM ，存在Dd(Ee(m)) = m，(e, d)称为密钥对。设计加密方案就是确定M、 C、 K、 {Ee: eK}、{Dd:dK}的过程。
14
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
公钥加密 定义 7 一个由加密函数集{Ee: eK}和解密函数集 {Dd: dK}组成加密方案，每一个相关联的加/解 密密钥对(e, d)，加密密钥e公开，称为公开密钥， 而解密密钥d保密，称为秘密密钥。 # 显然安全公钥密码系统要求从e计算d为不可能。
15
代表系统：RSA和ElGamal 8
2.1.3 密码学的演进及目前的状态
古典密码 安全依赖于保密加密方法 私钥密码 安全依赖于保密密钥 公钥密码 安全依赖于保密部分密钥
#公钥密码体制以其强 大的功能使得私钥密 码体制显得已经过时， 但是强大的功能不是 无代价获得的，公钥 密码的计算量远大于 相同情况下的私钥密 码。因此，不适合加 密大量数据，只适合 于完成少量数据加密， 如传送私钥密码的密 钥、签名等等。
Identification primitives
10
图2.2 密码学本原分类
2.1.4 现代密码学主要技术(续) (1) 加密
加密基本术语
明文消息空间M: 某个字母表集 密文消息空间C: 可能的密文消息集 加/解密密钥空间K: 可能的加/解密密钥集 加/解密函数EeK (mM) / DdK (cC) : 一个 从M到C/C到M的有效变换
主要技术：分组密码与流密码 定义 4(分组密码) 将明文消息在编码集按照固定长度t 进行分组，再一组一组地加\解密明\密文消息。 #著名的DES、AES都是这类密码。
13
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
定义5 K 是加密变换集的密钥空间，序列 e1e2… eiK称为密钥流。 定义6 (流密码) 消息m以串的形式(m1m2…mi)给出， 密钥e1e2…ei是K上的密钥流。流密码通过ci=Eei(mi) 给出密文消息(c1c2…ci)；如果di为ei的逆，解密则通 过mi=Ddi(ci)完成。
2.1.1 什么是密码学(续)
发送者 Alice
明文m 加密器 Ek
密文c 公 共 信道
密钥k
密钥源
安全 信道
图 2.1 Shannon保密系统
分析者 Eve
解密器 明文m Dk
密钥k
接收者 Bob
4
2.1.1 什么是密码学(续)
通信中的参与者 (1) 发送者(Alice)： 在双方交互中合法的信息发 送实体。 (2) 接收者(Bob)：在双方交互中合法的信息接收 实体。 (3) 分析者(Eve)：破坏通信接收和发送双方正常 安全通信的其他实体。可以采取被动攻击和主动 攻击的手段。 信道 (1) 信道：从一个实体向另一个实体传递信息的 通路。 (2) 安全信道：分析者没有能力对其上的信息进 行阅读、删除、修改、添加的信道。 (3) 公共信道：分析者可以任意对其上的信息进 行阅读、删除、修改、添加的信道。
定义2 一个加密方案可以被破译是指，第三方在 没有事先得到密钥对(e, d)的情况下，可以在适当 的时间里系统地从密文恢复出相对应的明文。 # 适当的时间由被保护数据生命周期来确定。
12
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
私钥加密 定义3 一个由加密函数集{Ee: eK}和解密函数集{Dd: dK}组成加密方案，每一个相关联的密钥对(e, d) ， 如果知道了e在计算上很容易确定d，知道了d在计算 上很容易确定e，那么，就是私钥加密方案。 # 私钥加密需要一条安全信道来建立密钥对。
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
公钥加密实例
A1
Ee(m1)=c1
e
c1
e
A2
Ee(m2)=c2
c2
Dd(c1)=m1 Dd(c2)=m2
A3
Ee(m3)=c3
e
Dd(c3)=m3
c3
Bob
# 因为存在替代攻击问题，公钥系统中公开密钥e
Symmetric-key ciphers Signatures Pseudorandom sequences Identification primitives
Block ciphers
Stream ciphers
Public-key ciphers
Public-key Primitives
Signatures
NK n2n2(n1)
个密钥，若n=1000，则NK500 000。 # 如此众多的密钥如何建立，如何保存？
7
2.1.2 现代密码学中的对称与非对称密码思想(续)
分析者 Eve
加密器 EK1(m)=c
m
明文消 息源
c
公共信道
解密器 DK2(c)= m
m
目的地
Alice
Bob
#非对称密码加密密钥与解密密钥不同：K1K2
9
2.1.4 现代密码学主要技术
Arbitrary length hash functions
Unkeyed Primitives
One-way permutations
Security Primitives
Symmetric-key Primitives
Random sequences Arbitrary length hash functions (MACs)
5
2.1.2 现代密码学中的对称与非对称密码 思想
分析者 Eve
加密器 EK1(m)=c
m
明文消息 源
c
公共信道
解密器 DK2(c)= m
m
目的地
Alice
Bob
# 对称密码加密密钥与解密密钥同：K1=K2
代表系统：DES和AES
6
2.1.2 现代密码学中的对称与非对称密码思想(续)
若互联网上有n个用户，则需要
第2章 现代密码学精讲
1
本章要点
现代密码学框架 现代密码学的理论基础 对称加密标准：DES和AES 公钥密码体制：RSA和ElGamal体制
2
2.1 现代密码学框架
2.1.1 什么是密码学 定义1 密码学是研究与信息安全各方面有关 的(比如机密性、数据完整性、实体认证及 数据源认证) 数学技术的一门学科。
11
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
加密方案 加密方案是由一个加密函数集{Ee: eK}和解密函 数集{Dd: dK}构成，并且满足任意一个加密密钥 eK存在唯一一个解密密钥dK使 Dd=Ee1，也就是 对于所有明文消息mM ，存在Dd(Ee(m)) = m，(e, d)称为密钥对。设计加密方案就是确定M、 C、 K、 {Ee: eK}、{Dd:dK}的过程。
14
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
公钥加密 定义 7 一个由加密函数集{Ee: eK}和解密函数集 {Dd: dK}组成加密方案，每一个相关联的加/解 密密钥对(e, d)，加密密钥e公开，称为公开密钥， 而解密密钥d保密，称为秘密密钥。 # 显然安全公钥密码系统要求从e计算d为不可能。
15
代表系统：RSA和ElGamal 8
2.1.3 密码学的演进及目前的状态
古典密码 安全依赖于保密加密方法 私钥密码 安全依赖于保密密钥 公钥密码 安全依赖于保密部分密钥
#公钥密码体制以其强 大的功能使得私钥密 码体制显得已经过时， 但是强大的功能不是 无代价获得的，公钥 密码的计算量远大于 相同情况下的私钥密 码。因此，不适合加 密大量数据，只适合 于完成少量数据加密， 如传送私钥密码的密 钥、签名等等。
Identification primitives
10
图2.2 密码学本原分类
2.1.4 现代密码学主要技术(续) (1) 加密
加密基本术语
明文消息空间M: 某个字母表集 密文消息空间C: 可能的密文消息集 加/解密密钥空间K: 可能的加/解密密钥集 加/解密函数EeK (mM) / DdK (cC) : 一个 从M到C/C到M的有效变换
主要技术：分组密码与流密码 定义 4(分组密码) 将明文消息在编码集按照固定长度t 进行分组，再一组一组地加\解密明\密文消息。 #著名的DES、AES都是这类密码。
13
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
定义5 K 是加密变换集的密钥空间，序列 e1e2… eiK称为密钥流。 定义6 (流密码) 消息m以串的形式(m1m2…mi)给出， 密钥e1e2…ei是K上的密钥流。流密码通过ci=Eei(mi) 给出密文消息(c1c2…ci)；如果di为ei的逆，解密则通 过mi=Ddi(ci)完成。