密码PPT课件
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密码学基础ppt课件
于对密钥的保密。
2019
29
对称密码算法 vs.非对称密码算法
对称密码算法（Symmetric cipher）：加密密钥和解 密密钥相同，或实质上等同，即从一个易于推出另一 个。又称传统密码算法（Conventional cipher)、秘密密 钥算法或单密钥算法。
DES、3DES、IDEA、AES
16
密码学
密码学（Cryptology）
• 研究信息系统安全保密的科学。由两个 相互对立、相互斗争，而且又相辅相成 、相互促进的分支科学所组成的，分别 称为密码编码学（Cryptography）和密码 分析学（Cryptanalysis）。
2019
17
密码编码学 Vs. 密码分析学
密码编码学（Cryptography） • 主要研究对信息进行编码，实现对信息的隐 蔽。 密码分析学（ Cryptanalysis ） • 主要研究加密消息的破译或消息的伪造。
加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥的控制下进 行的,分别称为加密密钥(Encryption Key) 和解密密钥 (Decryption Key)。
2019 23
密码算法
密码算法（Cryptography Algorithm）：用于加密 和解密操作的数学函数。 加密算法（Encryption Algorithm）：发送者对明 文进行加密操作时所采用的一组规则。 解密算法（Decryption Algorithm）：接收者对密 文进行解密操作时所采用的一组规则。
90年代，逐步出现椭圆曲线等其他公钥算法。
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！
2019 14
什么是密码学
密码学基本概念 密码体制分类 密钥管理
2019
29
对称密码算法 vs.非对称密码算法
对称密码算法（Symmetric cipher）：加密密钥和解 密密钥相同，或实质上等同，即从一个易于推出另一 个。又称传统密码算法（Conventional cipher)、秘密密 钥算法或单密钥算法。
DES、3DES、IDEA、AES
16
密码学
密码学（Cryptology）
• 研究信息系统安全保密的科学。由两个 相互对立、相互斗争，而且又相辅相成 、相互促进的分支科学所组成的，分别 称为密码编码学（Cryptography）和密码 分析学（Cryptanalysis）。
2019
17
密码编码学 Vs. 密码分析学
密码编码学（Cryptography） • 主要研究对信息进行编码，实现对信息的隐 蔽。 密码分析学（ Cryptanalysis ） • 主要研究加密消息的破译或消息的伪造。
加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥的控制下进 行的,分别称为加密密钥(Encryption Key) 和解密密钥 (Decryption Key)。
2019 23
密码算法
密码算法（Cryptography Algorithm）：用于加密 和解密操作的数学函数。 加密算法（Encryption Algorithm）：发送者对明 文进行加密操作时所采用的一组规则。 解密算法（Decryption Algorithm）：接收者对密 文进行解密操作时所采用的一组规则。
90年代，逐步出现椭圆曲线等其他公钥算法。
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！
2019 14
什么是密码学
密码学基本概念 密码体制分类 密钥管理
密码技术基础ppt课件
密码技术基础
LOGO
1
密码学基础知识
密码技术
一个密码体制被定义为一对数据变换，其中一个变 换应用于我们称之为明文的数据项，变换后产生的 相应数据项称为密文；而另一个变换应用于密文， 变换后的结果为明文。这两个变换分别称为加密变 换（Encryption）和解密变换（Decryption）。加 密变换将明文和一个称为加密密钥的独立数据值作 为输入，输出密文；解密变换将密文和一个称为解 密密钥的数据值作为输入
17
● 将其按顺序分为5个字符的字符串： ● Itcan ● Allow ● Stude ● Ntsto ● Getcl ● Oseup ● Views
18
● 再将其按先列后行的顺序排列，就形成 了密文：
● C： IASNGOVTLTTESICLUSTEEAODTCU WNWEOLPS
● 如果将每一组的字母倒排，形成了另一 种密文：
● C： NACTIWOLLAEDUTSTNLCTEGPUES OSWEIV
19
密码体制分类
● 对称密码体制 单钥密码体制、秘密密钥体制、对称密钥密 码体制
● 非对称密码体制 双钥密码体制、公开密钥密码体制、非对 称密钥密码体制
20
2 对称加密
加密：Ek(M)=C 解密：Dk(C)=M 序列密码算法（stream cipher） 分组密码算法(block cipher)
密码构造的字符置换表如图：
11
12
● 置换表中的密文字符的顺序是：将密钥Key 的字母先对应明文，在对应的过程中自左 向右隐去已出现的字母，再将26个字母按 顺序列出。
● 若明文（记为M）为“important”， ● 则密文（记为C）为“HDLKOQBFQ”。
LOGO
1
密码学基础知识
密码技术
一个密码体制被定义为一对数据变换，其中一个变 换应用于我们称之为明文的数据项，变换后产生的 相应数据项称为密文；而另一个变换应用于密文， 变换后的结果为明文。这两个变换分别称为加密变 换（Encryption）和解密变换（Decryption）。加 密变换将明文和一个称为加密密钥的独立数据值作 为输入，输出密文；解密变换将密文和一个称为解 密密钥的数据值作为输入
17
● 将其按顺序分为5个字符的字符串： ● Itcan ● Allow ● Stude ● Ntsto ● Getcl ● Oseup ● Views
18
● 再将其按先列后行的顺序排列，就形成 了密文：
● C： IASNGOVTLTTESICLUSTEEAODTCU WNWEOLPS
● 如果将每一组的字母倒排，形成了另一 种密文：
● C： NACTIWOLLAEDUTSTNLCTEGPUES OSWEIV
19
密码体制分类
● 对称密码体制 单钥密码体制、秘密密钥体制、对称密钥密 码体制
● 非对称密码体制 双钥密码体制、公开密钥密码体制、非对 称密钥密码体制
20
2 对称加密
加密：Ek(M)=C 解密：Dk(C)=M 序列密码算法（stream cipher） 分组密码算法(block cipher)
密码构造的字符置换表如图：
11
12
● 置换表中的密文字符的顺序是：将密钥Key 的字母先对应明文，在对应的过程中自左 向右隐去已出现的字母，再将26个字母按 顺序列出。
● 若明文（记为M）为“important”， ● 则密文（记为C）为“HDLKOQBFQ”。
清华大学出版社 密码学PPT课件
应用密码学
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。
6/31
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
3/31
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。
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。
6/31
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
3/31
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。
《密码学》课件
可靠的技术支持。
THANKS
感谢观看
使用复杂密码
鼓励用户使用包含大写字母、小写字 母、数字和特殊字符的复杂密码。
使用密码管理工具
推荐用户使用密码管理工具，如 LastPass、1Password等，以方便管 理和存储多个密码。
05 经典密码学应用
网络安全
01
保障数据传输安全
通过加密技术对网络传输的数据 进行保护，防止数据被窃取或篡 改。
《经典密码学》ppt课件
contents
目录
• 密码学简介 • 加密算法 • 经典密码体制 • 密码破解与防御 • 经典密码学应用 • 未来密码学展望
01 密码学简介
密码学定义
密码学是一门研究保护信息安全的科 学，它涉及到信息的编码、传输、存 储和访问等各个环节的安全保密问题 。
密码学通过使用加密算法和密钥管理 等技术手段，对信息进行加密、解密 、认证和保护，以确保信息的机密性 、完整性和可用性。
密码学的重要性
01
02
03
保护国家安全
密码学在国家安全领域中 发挥着至关重要的作用， 如军事通信、情报传递等 。
保障商业利益
商业组织需要保护商业机 密和客户数据，避免商业 利益受到损失。
维护个人隐私
个人隐私的保护是社会文 明进步的体现，密码学能 够防止个人信息被非法获 取和滥用。
密码学的发展历程
密钥派生函数
使用密钥派生函数从原始密钥生成多个派生 密钥，以提高安全性。
多重哈希
使用多种哈希算法对密码进行多次哈希，增 加破解难度。
加密存储
使用加密算法将密码存储在安全环境中，只 有通过解密才能获取原始密码。
密码管理策略
定期更换密码
THANKS
感谢观看
使用复杂密码
鼓励用户使用包含大写字母、小写字 母、数字和特殊字符的复杂密码。
使用密码管理工具
推荐用户使用密码管理工具，如 LastPass、1Password等，以方便管 理和存储多个密码。
05 经典密码学应用
网络安全
01
保障数据传输安全
通过加密技术对网络传输的数据 进行保护，防止数据被窃取或篡 改。
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目录
• 密码学简介 • 加密算法 • 经典密码体制 • 密码破解与防御 • 经典密码学应用 • 未来密码学展望
01 密码学简介
密码学定义
密码学是一门研究保护信息安全的科 学，它涉及到信息的编码、传输、存 储和访问等各个环节的安全保密问题 。
密码学通过使用加密算法和密钥管理 等技术手段，对信息进行加密、解密 、认证和保护，以确保信息的机密性 、完整性和可用性。
密码学的重要性
01
02
03
保护国家安全
密码学在国家安全领域中 发挥着至关重要的作用， 如军事通信、情报传递等 。
保障商业利益
商业组织需要保护商业机 密和客户数据，避免商业 利益受到损失。
维护个人隐私
个人隐私的保护是社会文 明进步的体现，密码学能 够防止个人信息被非法获 取和滥用。
密码学的发展历程
密钥派生函数
使用密钥派生函数从原始密钥生成多个派生 密钥，以提高安全性。
多重哈希
使用多种哈希算法对密码进行多次哈希，增 加破解难度。
加密存储
使用加密算法将密码存储在安全环境中，只 有通过解密才能获取原始密码。
密码管理策略
定期更换密码
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
密码学应用ppt课件
➢要考虑防止签名的复制、重用。
22
第五章 密码学的应用
四、数字签名
数字签名(Digital Signature)
信息发送者使用公开密钥算法技术，产生别人 无法伪造的一段数字串。
发送者用自己的私有密钥加密数据传给接收者， 接收者用发送者的公钥解开数据后，就可确定 消息来自于谁，同时也是对发送者发送的信息 的真实性的一个证明。发送者对所发信息不能 抵赖。
17
第五章 密码学的应用
二、数字指纹
哈希函数的安全因素：
一致性：相同的输入产生相同的输出。
随机性：消息摘要外观是随机的，以防被猜出 源消息。
唯一性：几乎不可能找到两个消息产生相同的 消息摘要。
单向性：即如果给出输出，则很难确定出输入 消息。
18
第五章 密码学的应用
二、数字指纹
基本过程是：
1．发送者写一消息，并作为单向哈希函数的 输入。
消息摘要4（MD4）算法
消息摘要5（MD5）算法
安全哈希函数（SHA）
20
第五章 密码学的应用
三、MD5算法
MD5报文摘要算法RFC1321由Rivest于1992年提出。 可对任意长的报文进行运算，得出128位的MD代码。
MD5算法是对杂凑压缩信息块按512位进行处理的， 首先它对杂凑信息进行填充，使信息的长度等于512 的倍数。从八十年代末到九十年代,Rivest开发了好几 种 RSA 公 司 专 有 的 报 文 摘 要 算 法 , 包 括 MD、MD2、 MD5等。据称，可以花费一千万美元去制造一台专 门的机器,针均用24天才能找到一个碰 撞。,MD5被认为仍是一个安全的。
用于鉴别
由于网上的通信双方互不见面，必须在相互通 信时（交换敏感信息时）确认对方的真实身份。即消 息的接收者应该能够确认消息的来源；入侵者不可能 伪装成他人。
密码技术PPT课件
20
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。
21
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）。
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。
21
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）。
《密码技术》PPT课件
所有的密钥都有时间期限。某一对密钥 的使用周期称密钥周期，通常由密钥生 成、密钥修改、密钥封装、密钥恢复、 密钥分发、密钥撤销。
48
2.3.1 密钥的生成与修改
密钥的生成
密钥的生成应具有随机性，即不可预测性，以抵 抗字典攻击。
密钥生成方法具有不重复生成法和重复密钥 生成法两种。
• 采用随机数生成器或伪随机数生成器来生成密钥。 • 由一个初始密钥生成多个密钥。
19
DES密码系统的安全性
弱密钥：如果DES密钥置换中所产生的16个 子密钥均相同，则这种密钥称为弱密钥。 如果一个密钥能够解密用另一个密钥加密的 密文，则这样的密钥对为半弱密钥。 为了确保DES加密系统的安全性，选择密钥时 不能使用弱密钥或者半弱密钥。
20
DES的安全性
DES系统的破译和安全使用
• 已知消息m,计算hash(m)是很容易的； • 已知c1=hash(m2),构造m2使hash(m2)=c1是困难
的 • 输入的一个小扰动，将引起输出完全不同。
41
数字签名中使用的签名算法（原文保密的数 字签名的实现方法）
42
2.2.2 基于RSA密码体制的数字签名
签名过程
S≡mdmodn，S即是对应于明文m的数字签名 签名者将签名S和明文m一起发送给签名验证者.
RSA算法的描述 选取长度应该相等的两个大素数p和q，计算其乘积：
n = pq 然后随机选取加密密钥e，使e和(p–1)*(q–1)互素。 最后用欧几里德扩展算法计算解密密钥d，以满足
ed mod((p–1)(q–1))=1 即
d = e–1 mod((p–1)(q–1)) e和n是公钥，d是私钥
27
50
• 数字信封技术首先使用秘密密钥加密技术对要发 送的数据信息进行加密，在这里还附上加密者本 人的数字签名，以确定加密者的身份。然后利用 公密钥加密算法对秘密密钥加密技术中使用的秘 密密钥进行加密，最后将加密后的源文件、签名、 加密密钥和时间戮放在一个信封中发送出去。 数字信封技术在内层使用秘密密钥加密技术，外 层采用公开密钥加密技术加密秘密密钥。
48
2.3.1 密钥的生成与修改
密钥的生成
密钥的生成应具有随机性，即不可预测性，以抵 抗字典攻击。
密钥生成方法具有不重复生成法和重复密钥 生成法两种。
• 采用随机数生成器或伪随机数生成器来生成密钥。 • 由一个初始密钥生成多个密钥。
19
DES密码系统的安全性
弱密钥：如果DES密钥置换中所产生的16个 子密钥均相同，则这种密钥称为弱密钥。 如果一个密钥能够解密用另一个密钥加密的 密文，则这样的密钥对为半弱密钥。 为了确保DES加密系统的安全性，选择密钥时 不能使用弱密钥或者半弱密钥。
20
DES的安全性
DES系统的破译和安全使用
• 已知消息m,计算hash(m)是很容易的； • 已知c1=hash(m2),构造m2使hash(m2)=c1是困难
的 • 输入的一个小扰动，将引起输出完全不同。
41
数字签名中使用的签名算法（原文保密的数 字签名的实现方法）
42
2.2.2 基于RSA密码体制的数字签名
签名过程
S≡mdmodn，S即是对应于明文m的数字签名 签名者将签名S和明文m一起发送给签名验证者.
RSA算法的描述 选取长度应该相等的两个大素数p和q，计算其乘积：
n = pq 然后随机选取加密密钥e，使e和(p–1)*(q–1)互素。 最后用欧几里德扩展算法计算解密密钥d，以满足
ed mod((p–1)(q–1))=1 即
d = e–1 mod((p–1)(q–1)) e和n是公钥，d是私钥
27
50
• 数字信封技术首先使用秘密密钥加密技术对要发 送的数据信息进行加密，在这里还附上加密者本 人的数字签名，以确定加密者的身份。然后利用 公密钥加密算法对秘密密钥加密技术中使用的秘 密密钥进行加密，最后将加密后的源文件、签名、 加密密钥和时间戮放在一个信封中发送出去。 数字信封技术在内层使用秘密密钥加密技术，外 层采用公开密钥加密技术加密秘密密钥。
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四、 现代密码中的计算复杂
性理论基础
一个密码系统的安全性可以通过破译
该系统的最好算法的计算复杂度来度量。 复杂度理论是指处理算法难度的分类。而 算法难度则是指执行一个算法所需消耗资 源的一个测度，这里资源是指下列4种类型： ①基本操作的数目；②所耗费的时间；③ 需要的存储空间；④需要的硬件数量。
6.3 序列(流)密码
工作特性W(N)是一个由系统所提 供的“实际保密性能”的度量。两种 不同的密码体制可以有相同的惟一解 距离，但工作特性不一样。
一 个 好 的 实 际 保 密 系 统 ， 其 W(n) 曲线虚线部分要保持足够高，以防止 窃听者找出其解，或者要迅速使它取 足够大的值，以致当窃听者分析出其 解时，已经失去时效。
(4) 选择扩展运算E。它将右边每组 32bitRi-1扩展成每组48bit的输出，其扩展 规律是按照将右边32bit数据进行模4运算， 模4运算中周期为0和1的数据重复一次，周 期为2和3的数据不重复，这样32位中就有 一半16位要重复，加上原来的32位即 16+32=48，即可构成48位。
(5) 加密运算。将上面选择扩展运 算E输出的48bit明文数据与子密钥产生 器输出的48bit子密。
下面，我们将从推远交点增大 惟一解距离改善理论保密性能和提 高密码的工作特性的改善实际保密 性两个方面进一步探讨。
减少信源冗余度，总的说来可以 分为两类：一种是直接法，即采用信 源编码的方法直接消除信源的冗余。 另一类是间接法，即采用扩散与混淆 的方法将信源冗余度在更大的范围上 扩散开或者加以扰乱混淆，以实现间 接减少信源冗余度的目的。
6.1 密码学的基本概念
通信加密，从消息与信号的类型划分， 可分为数字加密与模拟加密两大类。
数字加密还可以按照所采用的密钥类 型划分为单钥制与双钥制两类。
所谓单钥制是指通信的双方发送端和 接收端采用的是同一种密钥，又称为对称 式密钥。所谓双钥是指通信的双方所采用 的是不同的两种密钥，称为不对称式密钥。
为了去掉循环多表密码体制的缺点， 可采用一种叫滚动密钥的密码体制，它是 一种非循环体制。比如通信双方约定以某 一本书为密钥，具体加密方法是以该书的 某页、某行、某句开始为密钥，对明文序 列逐个字母加密，求得密文字母序列发送 出去，接收端可按照同样的规则逐个字母 解密恢复成原来的明文序列，这种密码体 制破译比较困难。
作为授权合法用户A的公钥，它可以 在任何公开的密码簿上查找到，供对方用 户B或任一第3者用户解密用，以验证是否 是授权的合法用户A发送来的信息。
在认证时，授权的合法用户A为了
保证自己所传送的信息安全，首先采用 仅用户A掌握的私钥DkA进行加密，构成 密文送至对方，这时用户B或者任一第三 方均可以采用查找到的用户A的公钥EkA 进行解密，若能解出明文，则证明这明 文系合法用户A所发送，而并非非法用户
序列密码系统是单钥体制中的两个最 主要加密体制之一。它与分组(块)加密比 较具有如下优点。①序列加密最大优点是 适合于实时加密，所以对实时的数字话音 特别适合。②序列密码有较成熟的理论作 指导，它的设计、分析较分组密码容易。 ③序列密码系统的加密和解密较分组密码 易于实现。由于有以上3个优点，序列加密 被广泛地用于实时业务传输的加密中。
DES可以构成分组(块)加密和序列(流) 加密形式。各用户之间惟一的差别是密钥 不同。当DES被用作分组加密时，密钥长 为64位，当然56位代表密钥序列，而其余 的8位作校验位，而每一校验位都对一个8 位序列形成奇校验。
在这种分组加密模式中，同样的明文 总是形成严格相同的密文。DES是靠由模 块组成的复杂系统完成其工作的。
图6-4-9密钥流反馈模式的DES
DES还有一些性能更优良的改进性和 变形；其中最典型的有三重DES（TDES） 和广义DES（GDES）等。
1.IDEA密码算法
IDEA 密 码 前 身 是 由 我 国 学 者 来 学 嘉 和J.Messey于1990年提出，1992年进一步 改进后正式更名为IDEA即国际数据加密算 法，它被认为是目前最好最安全的分组密 码算法之一。
40年代末，密码学奠基人之一 仙农引入了一个非常重要的惟一解 距离(ud)的概念。它是从密码分析 学角度来考虑的一个重要物理量。
仙农曾用下列直观图形从物理概念上 形象地说明惟一解距离的概念，从前面分 析得知密码C的随机性(即保密性能)是取决 于密钥K与信源明文M的性质，即C=TK(M)。 它可以形象地用图6-2-3图形中两条曲线的 走向及其交点来说明。
6.4 分组(块)密码
一、 分组加密的基本概念
一个好的分组加密算法应满足：
(1) 分组的明文字长n要足够大，以防 止明文穷举攻击法奏效；
(2) 密钥量要足够大(即置换子集中的 元素足够多)以防止密钥穷举攻击法奏效；
(3) 由密钥确定置换的算法足够复杂 (即明文与密文之间的联线规律)，使破译 者除了用穷举法以外，无其他捷径可循。
图6-2-3 惟一解距离示意图
为了实现理想保密 ，即N0→∞， 存在以下两种可能性。
(1) 完全保密体制 (2) 理想保密体制
(1) 实现保密的过程实质上是使密文随 机化的过程，它不仅可以通过传统的增大 密钥的方法来实现，也还可以等效地从减 少信源明文的冗余度的方式实现。
(2) 实现无交点，即ud=N0→∞不大现 实，达不到，但它确实给我们明确地指出， 采用增大密钥量、减少明文冗余度，或者 同时采用以上两种手段，至少可以实现将 惟一解距离ud=N0推得更远些。
6.2 保密学的理论基础
4 0 年 代 末 ， C.E.Shannon 在 发 表 信 息 理论奠基性论文“通信中的数学理论”的 同时，发表了“保密系统的信息理论”， 他引用信息论的观点对信息的保密问题作 了系统和深入的描述和分析。
一、 保密系统的数学模型和
基本定理
保密系统是以研究通信系统的安全性 为目的的专用通信系统。其实质是为了提 高通信系统中信息传输和存储的安全和保 密。
一、 序列密码的基本概念
前面，我们讨论了“一次一密”的完 全保密的密码体制，同时也指出，纯随机 的无限长的随机序列密码，产生、同步、 管理、分配都极其困难，因此是不实用的。
序列a=a1a2…an)若满足下列递推关系：
ai+n=f(ai，ai+1…ai+n-1)，i≥1
二、 m序列的非线性组合序列
常用的代换有下述几种。
(1) 左循环移位代换 (2) 右循环移位代换 (3) 模2加1代换 (4) 线性变换 (5) 坐标变换 (6) 仿射变换
二、 数据加密标准(DES)
数据加密标准(DES)是由IBM研制， 并由美国国家安全局(NSA)认证是安全的。 它已于1976年作为联邦标准被采用，1977 年美国国家标准局正式批准。
DES是一类对二元数据进行加密的算 法，数据分组长度为64bit(8byte)，密文分 组 也 是 6 4 bit， 密 钥 长 度 为 6 4 bit， 其 中 含 8bit奇偶校验位，有效密钥长度为56bit。
(1) 初始置换IP。将64bit明文按一定 规律进行置换，得到一个乱序的64bit明文 组再将它分成左、右两组各32bit以Ri与Li 表示送至乘积变换。
既能保留m序列的良好随机统计特性和 产生同步方便的优点，又要设法提高其线性 复杂度的方法，无疑在序列密码中应首先要 考虑的方法。前馈序列就能同时满足上述特 性的一种重要方法。它是通过一个或几个m 序列加上一个非线性前馈网络来产生既具有 周期长、随机特性好又具有线性复杂性高的 伪随机序列。这类前馈序列又可分为基于单 个m序列的前馈序列和基于若干个m序列的 前馈组合序列两大类型。
定理6-2-1：不考虑信道干扰时，具有 加密、解密变换为Tk1和Tk2，且Tk1·Tk2=1的 保密通信系统，当系统满足明文M和密文C 统计独立时，即H［M | C］=H［M］，可 以构成一个理想的保密系统。
二、 惟一解距离和明文
信源冗余度
前面叙述了保密学基本概念和 基本定理，下面将探讨如何度量和 实现理论上的保密。
(9) 子密钥产生器。这部分虽不属乘 积变换，但是它是乘积变换的控制部分。
第二种形式数据序列(流)加密配置是 输出反馈(OFB)，它与CFB的差别是现在 的密钥流不依赖于数据如图6-4-9所示。要 注意，被反馈的输出码组，是密钥流而不 是密文被反馈来生成新的密钥流。不管 DES如何配置，其运算都依赖于56位密钥。
第6章 密 码
就广义而讲，保密措施也可以分为两 类：一类称为信道保密，它指专人传递或 者专线传递以及采用扩谱与流星余迹传送 等信道掩蔽和保护的一系列措施。另一类 称为消息(信号)保密，它主要针对传送的 信号加以掩蔽和保护，本章只讨论后者。
6.1 密码学的基本概念 6.2 保密学的理论基础 6.3 序列(流)密码 6.4 分组(块)密码 *6.5 公开密钥密码 *6.6 认 证 系 统 6.7 模拟消息加密体制 6.8 GSM的鉴权与加密
模拟加密，它是指对模拟信号的加密， 在60 年代以前是话音加密的主导体制。它 主要是依据对模拟信号的置乱来实现的。
密表加密是以字母和数字为单元进行 加密处理的，又称为单表密码。它的加密 算法很简单，一般用一个简单的线性方程 来表示：
C ＝am+b，modq
这里C为密文，m为明文，而a、b、q 则是由密钥规则所决定的数。
伪造，若不能解出明文，则证明该信息 系非法用户伪造的，而并非A所发送，从 而达到防伪造的目的。
在进行保密通信时，授权的合法用户 A为了防止传送的信息被窃听，首先采用 加密变换Tk进行加密，构成密文之后送至 对方。
一般保密问题，实质上要解决保密通 信系统在安全保密指标下的优化问题，它 可通过信源和信宿之间的匹配来实现。
所谓随机密码，它应满足以下3个条件。 (1) 长度为N的可能明文总数为T=2NR。 (2) 长度为N的可能明文2NR，可以划 分为两类，一类是高概率组，是有意义的， 它含有：S=2Nr个。 (3) 使用了2H(K)个等概率出现的密钥。