新形势下密码研究的思考--郑建华

当前密码研究需要关注的问题2
生物特征识别与经典密码的结合 生物特征的唯一性和不可变性 本地使用与远程使用的区别
24
24
当前密码研究需要关注的问题2
F（X、Y）=F（X`、Y） 当且仅当X与X`匹配； 对任意的Y，由F（X、Y）得不到X的 信息。
25
25
当前密码研究需要关注的问题3
量子计算对经典密码的挑战： 什么是抗量子计算的密码？ 在量子计算成熟后，基于数学原理的密码技术是 否还有效？量子密码是否是唯一解？
早期密码依据的主要是经验，密码技术成为挑战人 类智力的技艺，相关学科主要是语言学、组合数学。
二次世界大战中，数学的统计分析、群论等理论和 方法以及大型计算引入密码破译，密码破译由纯粹 的逻辑推演的智力活动发展为国家级大型研究工程。
二十世纪七十年代，随着基于数学难题的公钥密码 体制的建立，数学中的代数数论和代数几何等被应 用的现代密码学中。
密码是以密钥为参数、以明文为输入、以 密文为输出的可逆函数，其逆变换即为脱密。 密码函数也可以称为密码变换、密码算法、密 码逻辑或者密码编制。
C=Sk(M)、M=Sk-1 (C) 算法+密钥
5
5
密码的推动力
✓ 基础理论与实现技术 ✓ 应用需求（近三十年来尤为重要） ✓ 编码与破译的对抗
6
密码的理论基础
新形势下密码研究的思考
2015.11
信息安全的基本要求
“没有信息化就没有现代化，没有信息安全就没 有国家安全。”
信息安全的目标：对信息的使用和处理均经过所 有权人的授权、严格按所有权人要求、真实地顺畅 地合理地进行。
保密性、完整性、可用性、可控性、不可抵赖性 身份识别、数据加密、完整性保护、数字签名
2020/4/24
当前密码研究需要关注的问题1
利用SOTP可以进行身份认证、会话密钥同步、 数据加密、数字签名。 可以生成存储保护密钥，进行本地的数据保护。 可以进行分布式部署，建立类似PKI的层次体系。
优势：系统安全性 个体难度增加 可定期或不定期更新
当前密码研究需要关注的问题1
SOTP解决有中心应用场景的信息安全需求； 对无中心的应用需求可用较小代价解决；
当前密码研究需要关注的问题1
面向移动互联的密码技术
•移动终端--移动通信终端，手机、笔记本电脑、平 板电脑、POS机等等。 •移动终端的处理能力有了极大提高，成为综合信息 处理平台。 •我们需要认真思考面向移动应用的密码技术。
当前密码研究需要关注的问题1
•移动终端安全提出了新的课题 ---密钥没地方放了。
26
26
当前密码研究需要关பைடு நூலகம்的问题4
面向大数据的密码系统，绝非仅仅是同态密码
safe
一种新型密码体制：密码算法与密钥融合， 一人一密+一次一密
可用于分组密码、序列密码及带密钥的哈希函数
当前密码研究需要关注的问题1
SOTP包含可重构的算法和相应的一套双向认证、加 密、数字签名协议，用于解决无硬件条件下的身份 识别、数据加密、完整性验证和不可抵赖性检查。
当前密码研究需要关注的问题1
用户密钥--〉算法生成服务器=客户端个性化算法 （SOTP安全插件） 用户密钥+统一算法=验证服务器端 单向密码函数
当前密码研究需要关注的问题1
密钥和算法的融合： 算法的架构、时序、密码模块的种类和尺寸、 密码模块的参数等等。
名词解释 S: SOTP算法、T:当前时间、P:PIN码、M:设备码 第一步：客户端身份认证请求：用户标识|时间T （要求T>上次通联时间） 第二步：服务端身份认证响应：随机数U 第三步：客户端身份认证： S(S(S(U)+P)+M) 第四步：服务端验证：
服务端对客户端消息解密，获得U，与发过去的U比对，如果相同，则认证通过， 计算S(S(S(U)+T))作为本次通联的会话密钥；否则，认证失败。 第五步：服务端身份认证：S(S(S(T)+P)+M) 第六步：客户端验证：
客户端对服务端消息解密，获得T，与发过去的T比对，如果相同，则认证通过， 计算S(S(S(U)+T))作为本次通联的会话密钥；否则，认证失败。
以往的密码技术遇到了挑战、以往的安全理念遇 到了挑战
算法固定、公开，密钥保密 重硬件、轻软件
当前密码研究需要关注的问题1
分析一下我们熟悉的身份认证密码技术： PKI OTP 固定口令 基于生物特征等等均
存在问题。 条形码、二维码等等只是信息载体。 SE实行有困难。
当前密码研究需要关注的问题1
需要突破传统思维，创新--SOTP 新型密码体制 OTP--〉SOTP S-- strong 、 soft、 super、
从密码技术发展轨迹看SOTP的必然性； 从HCE，已经看出迹象；
当前密码研究需要关注的问题1
主要应用： 在线、离线； 手机本地（安全存储、信息保护）； 统一身份认证； eID的问题；
当前密码研究需要关注的问题1
对密码理论、技术发展的促进； 新的科学问题：如何保证最低安全性？
如何定义用户算法的安全距离？ 如何保证用户算法的安全距离？
第 一 台 计 算 机 CO-LOSSUS （巨人）机的诞生源于密 码破译对大规模计算的需 求。
9
密码的分类
现代密码的分类： 序列密码与分组密码 公钥密码与对称密钥
基于生物学的密码技术 基于物理学的密码技术
10
10
密码系统
密码：算法+密钥 密码系统：多个密码+安全协议
秘密途径传递密钥+密码算法 公开密钥密码保护对称密钥+对称密钥密码
2
信息安全的基本要求
信息采集：控制 信息传输：保密、真实、可靠(抗干扰) 信息处理：权限、签名 信息使用：权限、追溯
3
3
密码概况
密码是信息安全保障的核心技术
三个重要里程碑：
第一次世界大战，无线电通信的兴起; 第二次世界大战，密码编码与破译的对抗； DES与RSA的诞生.
4
4
密码的基本概念
7
7
Shannon（1916-2001）的 信息论奠定了近代和现代 密码学的理论基础，主要 是一次一密的理想（完美） 保密思想，基于代数学和 统计学的拟一次一密和伪 随机性。
8
计算机科学与密码学
Alan Turing(1912-1954) 计算理论的奠基者，密码 破 译 专 家 。 二战时， 利 用 专用机Bombe破译了德军密 码恩尼格玛。