公钥密码与hash函数剖析
哈希函数的名词解释
哈希函数的名词解释哈希函数是密码学中的重要概念，它在数据传输和存储过程中起着重要的作用。
该函数可以将任意长度的数据映射为固定长度的输出，通常为一串固定长度的二进制码。
其主要作用是通过对数据加密处理，保证数据的完整性和安全性。
哈希函数的输出通常是一段固定长度的二进制码，常见的长度有128位、256位等。
这个输出码被称为哈希值，也可以称为摘要或指纹。
通过对原始数据进行哈希运算，可以生成唯一的哈希值，即使原始数据发生微小的改变，也会导致哈希值的巨大变化。
哈希函数具有以下重要特性：首先，它是单向函数，即无法通过哈希值逆推出原始数据。
这意味着无法从哈希值还原出原始数据的内容，从而保证了数据的安全性。
其次，哈希函数是固定的，无论输入数据的长度是多少，输出的哈希值都是固定长度的。
因此，哈希函数适用于对大文件和小文件进行处理。
最后，即使原始数据发生微小的改变，哈希值也会发生巨大的变化。
这意味着哈希函数具有很高的敏感性，即原始数据发生微小变化时，生成的哈希值也会发生明显变化。
哈希函数在密码学中有广泛的应用。
其中一个典型的应用是在数据传输过程中验证数据的完整性。
发送方将原始数据通过哈希函数生成哈希值，并将该哈希值与发送数据一起传输给接收方。
接收方在接收到数据后，同样将接收到的数据进行哈希运算生成哈希值，并与发送方传输的哈希值进行比对。
如果两个哈希值相同，则说明数据在传输过程中没有被篡改或损坏，保证了数据的完整性。
另一个重要的应用是在密码学中密码存储过程中。
为了保证用户密码的安全性，通常不会直接存储用户密码，而是将密码通过哈希函数生成哈希值，并将哈希值存储在数据库中。
当用户输入密码进行登录时，系统将用户输入的密码经过哈希函数生成哈希值，并与数据库中存储的哈希值进行比对。
如果两个哈希值相同，则说明用户输入的密码是正确的，从而实现了密码的验证功能。
除了在密码学中的应用，哈希函数还广泛应用于数据索引和查找的过程中。
在数据库管理系统中，哈希函数被用于生成索引，加快数据的检索速度。
常用加密算法学习总结之散列函数（hashfunction）
常⽤加密算法学习总结之散列函数（hashfunction）散列函数（Hash function）⼜称散列算法、哈希函数，散列函数把消息或数据压缩成摘要，使得数据量变⼩，将数据的格式固定下来。
该函数将数据打乱混合，重新创建⼀个叫做散列值（hash values）的指纹。
这种转化是⼀种压缩映射，也就是散列值的空间通常远⼩于输⼊值的空间，不同的输⼊可能会散列成相同的输出，⼆不可能从散列值来唯⼀的确定输⼊值。
简单的说就是⼀种将任意长度的消息压缩到某⼀固定长度的消息摘要函数。
散列函数性质通过使⽤单向散列函数，即便是确认⼏百MB⼤⼩的⽂件的完整性，也只要对⽐很短的散列值就可以了。
那么，单向散列函数必须具备怎样的性质呢？我们来整理⼀下。
根据任意长度的消息计算出固定长度的散列值能够快速计算出散列值计算散列值所花费的时间短。
尽管消息越长，计算散列值的时间也会越长，但如果不能在现实的时间内完成计算就没有意义了。
消息不同散列值也不同难以发现碰撞的性质称为抗碰撞性（collisionresistance）。
密码技术中所使⽤的单向散列函数，都需要具备抗碰撞性。
强抗碰撞性，是指要找到散列值相同的两条不同的消息是⾮常困难的这⼀性质。
在这⾥，散列值可以是任意值。
密码技术中的单向散列函数必须具备强抗碰撞性。
具备单向性单向散列函数必须具备单向性（one-way）。
单向性指的是⽆法通过散列值反算出消息的性质。
根据消息计算散列值可以很容易，但这条单⾏路是⽆法反过来⾛的。
散列函数的应⽤散列函数应⽤具有多样性安全加密：保护资料，散列值可⽤于唯⼀地识别机密信息。
这需要散列函数是抗碰撞(collision-resistant)的，意味着很难找到产⽣相同散列值的资料。
如数字签名、消息认证码。
数据校验：确保传递真实的信息：消息或数据的接受者确认消息是否被篡改的性质叫数据的真实性，也称为完整性。
错误校正：使⽤⼀个散列函数可以很直观的检测出数据在传输时发⽣的错误。
密(研)11-密码学Hash函数
第11章 密码学Hash函数Crytographic Hash Functions课程内容大纲1. 引言第一部分：对称密码2. 传统加密技术第三部分：密码学数据完整性算法11.密码学Hash函数3. 分组密码与数据加密标准（DES） 12.消息认证码（MAC） 4. 数论与有限域的基本概念 13.数字签名 5. 高级加密标准（AES） 6. 分组密码的工作模式 7. 伪随机数的产生和流密码第四部分：相互信任14.密钥管理与分发 15.用户认证第二部分：公钥密码8. 数论入门 9. 公钥密码学与RSA 10. 密钥管理和其他公钥密码体制讲课内容11.1 密码学Hash函数的应用 11.2 两个简单的Hash函数 11.3 需求和安全性、安全Hash函数结构 11.4 基于分组密码链接的Hash函数 11.5 安全Hash算法（SHA） 补充：Hash函数MD511.1 密码学Hash函数的应用Hash函数定义• (单词"hash"的翻译：哈希、杂凑、散列、… ) • Hash函数H是一公开函数，用于将任意长的消息 M映射为较短的、固定长度的一个值H(M)。
称函 值H(M)为杂凑值、杂凑码或消息摘要 M → h = H(M)• 在安全应用中使用的Hash函数称为密码学Hash 函数（cryptographic hash function）Hash函数特点• Hash值 H(M) 是消息中所有 比特的函数，因此提供了一 种错误检测能力，即改变消 息中任何一个比特或几个比 特都会使杂凑码发生改变。
Hash函数的应用（1）消息认证 （2）数字签名 （3）其它一些应用Hash函数应用之一：消息认证• 消息认证是用来验证消息完整性的一种机制或服务 完整性 • 当Hash函数用于提供消息认证功能时，Hash函数 值通常称为消息摘要（message digest）• 一般地，消息认证是通过使用消息认证码（MAC） 实现的，即带密钥的Hash函数。
密码学--HASH函数
A
H(mA）(m为口令）
A
H (m A )
'
H(mA）
A：口令m’
=
是 接受
否
拒绝
Hash函数在银行应用举例采用Hash函数，银行操作人员不能获取到用户的密码
THE END！
由m计算H(m)容易
H
由H(m)计算上m不容易
HASH函数的安全性要 求
② 抗弱碰撞性：对于任何给定消息及其散列 值，不可能找到另一个能映射出该散列值的 消息； input
M m H output
m’
给定H(M)
HASH函数的安全性要 求
③ 抗强碰撞性：对于任何两个不同的消息， 它们的散列值必定不同，很难找到两条消息m 和m’，使得H(m)=H(m’)。 input M m m’ H(m)=H(m’) H output
YL-1
b n
CVi-1
f
n
CVi
压缩函数基本结构
HASH填充
在生成散列值之前，对输入消息进行分 组时，如果最后一块报文不足分组长度 要求，就要进行填充。
全部填充0
填充比特 的最高位为 1，其余为0
HASH函数的应用
Hash算列函数由于其单向性和随机性的特点, 主 要运用于提供数据完整性 ( 包括数字签名、以及与 数字签名联系起来的数字指纹的应用 ) 知识证明、 密钥推导、伪随机数生成等方面。 1．数字签名的应用
HASH函数的概念
对于Hash函数H有下面六个要求：
任意长度
m 消息
（1）能够接受任意长度的消息作为输入；
（2）能够生成较短的固定长度的输出； （3）对任何消息输入都应该能够容易和快速
第17讲 Hash 函数.
Hash函数的安全性
生日攻击法
分别把消息m和M表示成r和R个变形的消息
Hash函数的安全性
生日攻击法
计算真消息m的变形与假消息M的变形发生碰撞的 概率 由于n比特长的散列值共有2n个，所以对于给定m 的变形mi和M的变形Mj，mi与Mj不碰撞的概率是 1-1/2n。由于M共有R个变形，所以M的全部变形 都不与mi碰撞的概率是：
1 2 k 1 1 1 ...1 . 365 365 365
k人中至少有2人生日相同的概率为： 1 2 k 1 P(365, k ) 1 1 1 ...1 . 365 365 365
有P(365,23)=0.5073。即在23个人中，至少有两 个人生日相同的概率大于0.5，这个数字比人们 直观猜测的结果小得多，因而称为生日悖论。
Hash函数的安全性
生日攻击法 生日悖论原理可以用于构造对Hash函数 的攻击
设Hash函数值有n个比特，m是真消息，M 是伪造的假消息，分别把消息m和M表示成r 和R个变形的消息。消息与其变形消息具有 不同的形式，但有相同的含义。将消息表示 成变形消息的方法很多，例如增加空格、使 用缩写、使用意义相同的单词、去掉不必要 的单词等。
第8章 Hash 函数
Hash函数定义
数据安全 机密性 完整性 认证性 密码技术主要保证数据的机密性 Hash函数能保证数据的完整性和认证性
Hash函数定义
Hash函数常用来构造数据的短“指纹”：消息的 发送者使用所有的消息产生一个附件也就是短 “指纹”，并将该短“指纹”与消息一起传输给 接收者。 即使数据存储在不安全的地方，接收者重新计算 数据的指纹，并验证指纹是否改变，就能够检测 数据的完整性。这是因为一旦数据在中途被破坏， 或改变，短指纹就不再正确。
密码Hash函数的分析与设计-王小云
Web of Science他引101次，Google Scholar引用378次
Web of Science 他引1000余次，Google Scholar引用3000余次 22
Dobbertin
Joux
Preneel
王小云于1997年用代数分析方法找到SHA-0碰撞路线，复杂度 258，
1998年改进为 245；1998年给出HAVAL-128的碰撞，复杂度仅为211次
运算
12
国际通用Hash函数的碰撞攻击
Wang‚ 1998 Dobbertin ‚ 1996
MD4Leabharlann SHA-019SHA-1碰撞攻击方法与技术
SHA-1不可能差分路线
20
SHA-1碰撞攻击方法与技术
解决不可能差分问题：将不可能差分转化为可能差分，发现高概 率的SHA-0、SHA-1碰撞路线
增加了大量的控制方 程
提出了不破坏大量明文比特方程的比特修改技术
分析70多个含有512个变量的方程，找到50-60个可以用来明文修改的比 特
8
Hash函数简介
密码Hash函数H：Y=H(M)
M
H
Y
抗原像攻击：给定任意Hash值Y，恢复消息M 是困难的
Y
H-1
M
搜索攻击
保护口令M的安全
抗第二原像攻击：给定消息M1 ，计算另一个消息M2 使H(M1)=H(M2)是 困难的
抗碰撞性：找到不同的消息(M1, M2) 有相同的指纹防，止即伪H造(M电1子)=H签(名M2)是 困难的
哈希函数名词解释
哈希函数名词解释哈希函数(hash function)是解决密码学上的一个很有用的函数，它能将很多不同的信息结合成一个特征向量。
分组密码体制是数据加密和解密所采用的主要方法，是指把需要加密的文件分为若干组，每组给定一个加密密钥，对这些文件进行加密，其余部分对外宣称是无密文件。
这种方法安全性较高，但效率低下，因此，只在少数场合使用。
哈希函数也可用于对任意长度的数据块进行加密，例如，使用一个512位的字符数组，即可将信息长度扩展至32766位(1K字节)，因而使用计算机中的哈希函数对任意大小的信息块都可以进行加密，不再受限于密码长度。
哈希函数的基本原理是：根据文件或数据块的特征，生成一个32位的特征向量(公钥)，对该特征向量计算，得到两个32位的特征向量(私钥)。
这两个向量相减就是文件或数据块的密文，如果两个特征向量之和等于所要求的密文，那么这个文件或数据块就是被加密了的;否则就是未加密的。
当然，如果特征向量相减后的值不等于所要求的密文，则说明这个文件或数据块还没有被加密。
1.数据预处理方法。
一般分为三步进行：首先，计算数据的安全哈希值，称作SHA1(sha-1)值;其次，对哈希值和文件加密密钥进行比较，以确认哈希值的正确性;最后，用哈希值来加密数据，哈希值就是加密数据的公钥。
2.数据加密方法。
一般包括数据分组、密钥预处理、哈希函数三步：首先对分组数据进行加密;其次是对加密后的数据进行分组;第三步是选取一个具有足够密钥长度并且具有适当排列顺序的哈希函数对数据进行加密。
2.1.1.1.数据分组方法。
分组时，按哈希函数值的大小对分组后的数据块逐个编号，并且使用固定的哈希函数值，作为下一轮分组和计算哈希值的依据。
这样做，可以保证数据被加密的安全性和实现简单。
2.1.2.1.密钥预处理方法。
密钥预处理时，要按哈希函数值从大到小的顺序进行，先对大的密钥执行密钥变换，再将小密钥插入到大的密钥中去。
同时，由于密钥预处理使用了小密钥，为提高哈希值计算速度，要尽量降低小密钥长度，常用的密钥变换有“距离变换”和“数据变换”。
harsh函数-概述说明以及解释
harsh函数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以描述一下harsh函数是什么以及它的重要性和作用。
可以参考以下内容：概述：随着计算机科学的快速发展，数据安全和隐私保护变得尤为重要。
在这个数字化时代，我们需要一种可靠的方法来保护数据的完整性和安全性。
在这方面，hash函数扮演着至关重要的角色。
Hash函数是一种常见的密码算法，主要用于将数据转换为固定长度的字符串。
它通过对任意长度的数据应用哈希算法，生成一个唯一的哈希值。
这个哈希值可以用来验证数据的完整性，检测数据的变化和确定数据的唯一性。
在hash函数的世界里，harsh函数是一种特殊类型的hash函数，它具有许多独特的特点和优势。
与传统的hash函数相比，harsh函数不仅具有更高的效率和更低的冲突率，还可以提供更好的数据安全性和隐私保护。
harsh函数的工作原理是将输入数据通过一系列复杂而精确的计算，转换为一个唯一的哈希值。
这个哈希值具有不可逆的特性，即无法通过哈希值来恢复原始数据。
这种不可逆的特性使得harsh函数成为密码学中重要的工具，广泛应用于数字签名、数据验证、身份验证等各个领域。
此外，harsh函数还具有较低的碰撞概率，即不同的输入数据生成相同哈希值的概率非常低。
这使得harsh函数在数据完整性验证等关键应用场景中更加可靠。
另外，harsh函数还具有良好的计算性能和效率，使得它能够承担大规模数据处理的任务。
总的来说，harsh函数在确保数据安全性和完整性方面发挥着重要作用。
它的独特特性使其在各个领域得到广泛应用，同时也推动了数据安全和密码学的发展。
未来，随着计算机技术的不断进步，人们对于更加高效和安全的harsh函数算法的需求也将不断增加。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以描述整篇文章的组织架构和章节安排：在本文中，我将按照如下结构来阐述关于harsh函数的相关知识。
首先，我将在引言部分进行概述，简要介绍harsh函数的定义、背景和应用领域。
密码体制的分类方法
密码体制是指用于保护信息安全的加密和解密方法。
根据不同的分类标准，可以将密码体制分为以下几类：
对称密码体制（Symmetric Cryptography）：也称为私钥密码体制，加密和解密使用相同的密钥。
常见的对称密码算法有DES、AES和IDEA等。
对称密码体制具有加密速度快的优点，但需要确保密钥的安全性。
公钥密码体制（Public Key Cryptography）：也称为非对称密码体制，加密和解密使用不同的密钥，其中一个密钥是公开的，称为公钥，另一个密钥是私有的，称为私钥。
常见的公钥密码算法有RSA、Diffie-Hellman和椭圆曲线密码等。
公钥密码体制具有密钥分发方便的优点，但加密和解密速度较慢。
哈希函数（Hash Function）：哈希函数是一种将任意长度的输入数据转换为固定长度的输出数据的算法。
常见的哈希函数有MD5、SHA-1和SHA-256等。
哈希函数主要用于数据完整性校验和数字签名等应用。
数字签名（Digital Signature）：数字签名是一种用于验证数据的真实性、完整性和来源的密码技术。
它使用私钥对数据进行加密，生成数字签名，然后使用公钥对数字签名进行解密和验证。
随机数生成（Random Number Generation）：随机数生成是密码体制中重要的组成部分，用于生成安全的密钥和初始化向量。
随机数生成器应具有高度随机性和不可预测性。
这些分类方法是根据密码体制的核心原理和使用方式进行的。
不同类型的密码体制在不同的应用场景中具有各自的优势和适用性。
在实际应用中，常常根据具体需求选择合适的密码体制进行数据保护和安全通信。
带密钥的哈希函数
带密钥的哈希函数1. 引言哈希函数是一种常见的密码学工具，用于将输入数据映射为固定长度的哈希值。
哈希函数的一个关键特点是，即使输入数据发生细微的改变，输出的哈希值也会完全不同。
这种一致性使得哈希函数在安全领域中被广泛应用，例如数字签名、消息认证码和完整性校验等。
密钥扩展了哈希函数的功能。
传统的哈希函数是公开的，任何知道算法的人都可以使用它来计算哈希值。
然而，在某些情况下，需要对哈希函数进行扩展，以便只有知道密钥的人才能计算哈希值。
这样可以在保证数据完整性的同时，防止恶意篡改和伪造。
本文将详细介绍带密钥的哈希函数，包括其定义、用途和工作方式等方面的内容。
2. 带密钥的哈希函数定义带密钥的哈希函数（Keyed Hash Function）是一种将密钥作为额外输入的哈希函数。
它能够接受两个输入：消息M和密钥K，并输出一个固定长度的哈希值H。
数学上，带密钥的哈希函数可以表示为H = H(M, K)，其中H为哈希函数，M为消息，K为密钥。
3. 带密钥的哈希函数用途带密钥的哈希函数在密码学中有着广泛的应用，主要用于以下三个目的：3.1 数字签名数字签名是一种确保数据完整性和身份认证的方法。
发送者使用私钥对消息进行哈希并加密，然后将加密后的哈希值附加到消息上，形成数字签名。
接收者使用发送者的公钥对签名进行解密，并计算消息的哈希值。
如果接收者得到的哈希值与签名中解密后的哈希值一致，则说明消息未被篡改且发送者的身份是真实的。
带密钥的哈希函数在数字签名中起到了关键作用。
发送者使用密钥作为哈希函数的输入之一，这样即使敌手知道哈希函数的算法，也无法计算正确的哈希值。
3.2 消息认证码消息认证码（Message Authentication Code，MAC）是一种用于验证消息完整性和真实性的技术。
发送者使用共享的密钥对消息进行哈希，并将哈希值与消息一起发送给接收者。
接收者使用相同的密钥对消息进行哈希，并将所得到的哈希值与发送方传来的哈希值进行比对。
区块链导论-第三章
y3 (x1 x3
x2 3x12
x1 a
2 y1
,P Q ,P Q
可证明E中的点在该运算下构成了Abel群，其单位元为O。对于E中
的元素 x, y ，其逆元为 x, y x,y 。
区块链导论
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椭圆曲线密码算法
来验证某一数据块是否存在于这一Merkle树中。
区块链导论
14
3.3 公钥密码算法
区块链导论
公钥密码算法
公钥密码算法，又称为双密钥密码算法或非对称密码算法。公钥 密码系统使用两个不同的密钥，包括公钥和私钥两种，公钥是指 公开的密钥，私钥是指非公开、私有的密钥。通常情况下，发送 者通过公钥对信息进行加密，接收方通过私钥对接收到的加密信 息进行解密。
椭圆曲线及其解点的运算的几何意义如下图所示。设 Px1, y1 Q和x2, y2 是椭圆曲线的两个点，则连接 Px1, y1 和 Qx2, y2 的直线与椭圆曲线 的另一个焦点关于横轴的对称点即为Px1, y1+Qx2, y2 点。
区块链导论
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椭圆曲线密码算法
2. 椭圆曲线密码：椭圆曲线密码建立在椭圆曲线解点群的离散对 数问题的困难性上，椭圆曲线离散对数问题描述如下：给定群中的 点P与点Q，在等式 kP=Q中，已知k和点P求点Q较为容易，而已知 点Q和点P求k却十分困难。椭圆曲线密码算法正是基于离散对数问 题，例如：使用Q为公钥，k为私钥。
区块链导论
3
哈希算法
特点
单向性：对于给定的哈希值h，要找到m'使得h=H(m’)计算上 是不可行的。
易压缩：对于任意大小的输入m，哈希值h的长度都很小且固定 长度。
高灵敏：每一位输入的变化输出都会引起输出值发生巨大的变 化。
武汉大学《密码学》课件第十讲 公钥密码(2)
13
二、EIGamal公钥密码
⑸ ElGamal密码的应用
z 由于ElGamal密码的安全性得到世界公认，所以得 广泛的应用。著名的美国数字签名标准DSS，采用 ElGamal密码的一种变形。
y =αx mod p，1≤x≤p-1,
6
一、离散对数问题
2、离散对数问题
③求对数 x 的运算为 x=logαy，1≤x≤p-1
由于上述运算是定义在有限域Fp 上的，所以称为离散 对数运算。
z 从x计算y是容易的。可是从y计算x就困难得多，利 用目前最好的算法，对于小心选择的p将至少需用 O(p ½)次以上的运算，只要p足够大，求解离散对数 问题是相当困难的。
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二、EIGamal公钥密码
⑵ 加密
z 将 明 文 消 息 M （ 0≤M≤p-1) 加 密 成 密 文 的 过 程 如 下：
①随机地选取一个整数k，2≤k≤p-2。 ②计算： U ＝y k mod p；
C1＝αk mod p；
C2＝UM mod p； ③取 C＝（C1 ，C2）作为的密文。
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二、EIGamal公钥密码
z 椭圆曲线密码已成为除RSA密码之外呼声最高的公 钥密码之一。
z 它密钥短，软件实现规模小、硬件实现电路节省。 z 由于椭圆曲线离散对数问题尚没有发现亚指数算
法 ， 所 以 普 遍 认 为 ， 椭 圆 曲 线 密 码 比 RSA 、 ElGamal密码更安全。160位长的椭圆曲线密码的安 全性相当于1024位的RSA密码，而且运算速度也较 快。
公钥密码和哈希函数进行数字签名和加密相关步骤或公式的书写
公钥密码和哈希函数进行数字签名和加密相关步骤或公式的书写一、引言数字签名和加密是现代信息安全的重要组成部分，它们为数据传输和存储提供了强大的保护。
公钥密码和哈希函数在实现这些功能方面发挥了关键作用。
本文档将详细介绍使用公钥密码和哈希函数进行数字签名和加密的步骤或公式。
二、数字签名步骤1. 生成密钥对：使用公钥密码算法，如RSA，生成一对公钥和私钥。
私钥应由用户妥善保管，而公钥可以公开分享。
2. 数据摘要：将要签名的数据生成哈希值，即数据摘要。
哈希函数可以将任意长度的数据压缩为固定长度的哈希值，提供了数据完整性检查的能力。
3. 签名生成：使用私钥对数据摘要进行签名，形成数字签名。
这个过程是不可逆的，即只有拥有私钥的用户才能生成相应的签名。
4. 数字签名附加：将数据、数据摘要和数字签名一起传输。
三、加密步骤1. 加密数据：将要加密的数据通过公钥密码算法进行加密，生成密文。
2. 密钥交换：发送方和接收方通过某种安全通道（如TLS）交换公钥。
3. 解密数据：接收方使用自己持有的公钥对收到的密文进行解密，得到原始数据。
四、相关公式数字签名的公式：(1) H(data) = hash(data) // 数据摘要(2) S = E(H(data), private_key) // 使用私钥对数据摘要进行签名数字签名的验证公式：(3) H(data) = hash(S) // 检查签名生成的数据摘要是否与原始数据一致(4) 若(3)成立，则S为有效数字签名。
加密的公式：(5) C = D(E(M, PK1), PK2) // 接收方使用公钥PK2对接收到的密文进行解密，得到原始明文M(6) M = D(C, PK1) // 发送方使用私钥PK1对明文进行解密，得到原始明文M，然后传输原始明文给接收方。
五、总结通过以上步骤和公式，我们可以使用公钥密码和哈希函数实现数字签名和加密。
这些技术为数据传输和存储提供了强大的保护，确保数据的完整性和机密性。
带密钥的hash函数
带密钥的hash函数一、概述在计算机领域，Hash函数是一种将任意长度的消息压缩到固定长度输出的函数。
Hash函数被广泛应用于密码学、数据完整性校验、唯一标识符等领域。
但是，传统的Hash函数存在着被暴力破解的风险，为了增强其安全性，人们提出了带密钥的Hash函数。
本文将详细介绍带密钥的Hash函数的实现方法及其应用场景。
二、带密钥的Hash函数实现方法带密钥的Hash函数通常采用加密算法来实现。
下面介绍两种常见的加密算法实现方式：1. HMACHMAC（Hash-based Message Authentication Code）是一种基于Hash函数和密钥生成消息认证码的算法。
HMAC可以使用多种Hash 函数（如MD5、SHA-1等），并且具有高度安全性和灵活性。
HMAC算法可以分为以下几个步骤：（1）选择一个合适的Hash函数，如MD5或SHA-1。
（2）对密钥进行处理，如果密钥长度超过了Hash函数输入长度，则先对密钥进行Hash处理。
（3）对消息进行填充，使其长度满足要求。
（4）将填充后的消息与处理后的密钥进行异或运算。
（5）将异或运算结果再次进行Hash处理，得到最终的消息认证码。
HMAC算法可以保证消息的完整性和真实性，并且具有高度的安全性。
2. CMACCMAC（Cipher-based Message Authentication Code）是一种基于对称加密算法生成消息认证码的算法。
CMAC可以使用多种对称加密算法（如AES、DES等），并且具有高度安全性和灵活性。
CMAC算法可以分为以下几个步骤：（1）选择一个合适的对称加密算法，如AES或DES。
（2）对密钥进行处理，如果密钥长度超过了加密算法输入长度，则先对密钥进行Hash处理。
（3）将消息分组，并对每个分组进行填充，使其长度满足要求。
（4）将填充后的消息与处理后的密钥进行加密运算。
（5）将加密运算结果再次进行加密运算，得到最终的消息认证码。
哈希码值是什么？什么是哈希码？
哈希码值是什么？什么是哈希码？默认分类2010-07-09 13:20:44 阅读193 评论0 字号：大中小订阅哈希码值是什么？什么事哈希码？哈希值，私钥加密和公钥加密1. 哈希值哈希算法将任意长度的二进制值映射为固定长度的较小二进制值，这个小的二进制值称为哈希值。
哈希值是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式。
如果散列一段明文而且哪怕只更改该段落的一个字母，随后的哈希都将产生不同的值。
要找到散列为同一个值的两个不同的输入，在计算上是不可能的。
消息身份验证代码(MAC) 哈希函数通常与数字签名一起用于对数据进行签名，而消息检测代码(MDC) 哈希函数则用于数据完整性。
小红和小明可按下面的方式使用哈希函数以确保数据完整性。
如果小红对小明编写一条消息并创建该消息的哈希，则小明可以在稍后散列该消息并将他的哈希与原始哈希进行比较。
如果两个哈希值相同，则该消息没有被更改；但是，如果值不相同，则该消息在小红编写它之后已被更改。
为了使此系统运行，小红必须对除小明外的所有人保密原始的哈希值。
.NET Framework 提供以下实现数字签名算法的类：HMACSHA1MACTripleDESMD5CryptoServiceProviderSHA1ManagedSHA256ManagedSHA384ManagedSHA512Managed随机数生成随机数生成是许多加密操作不可分割的组成部分。
例如，加密密钥需要尽可能地随机，以便使生成的密钥很难再现。
加密随机数生成器必须生成无法以计算方法推算出（低于p < .05 的概率）的输出；即，任何推算下一个输出位的方法不得比随机猜测具有更高的成功概率。
.NET Framework 中的类使用随机数生成器生成加密密钥。
RNGCryptoServiceProvider 是随机数生成器算法的实现。
2. 私钥加密私钥加密算法使用单个私钥来加密和解密数据。
由于具有密钥的任意一方都可以使用该密钥解密数据，因此必须保护密钥不被未经授权的代理得到。
常见的Hash函数与加密算法
常见的Hash函数与加密算法Hash函数亦称单向散列算法MD5（Message Digest Algorithm 5）SHA（Secure Hash Algorithm）SHA-1（224,256,384,512,512/224,512/256统称为SHA-2系列）SHA-224SHA-256SHA-384SHA-512SHA-512/224SHA-512/256MAC（Message Authentication Code）CRC（Cyclic Redundancy Check）SM3（国产哈希算法）防破解安全⽅法：使⽤多个散列加密算法取⼀部分值拼接加密算法1. （Data Encryption Standard）：，，速度较快，适⽤于加密⼤量数据的场合；2. （Triple DES）：是基于DES的，对⼀块数据⽤三个不同的进⾏三次加密，强度更⾼；3. 和：，⽤变长对⼤量数据进⾏加密，⽐ DES 快；4. （International Data Encryption Algorithm），使⽤ 128 位提供⾮常强的安全性；5. ：由 RSA 公司发明，是⼀个⽀持变长的公共密钥，需要加密的⽂件块的长度也是可变的，；6. （Digital Signature Algorithm）：，是⼀种标准的 DSS（），严格来说不算加密算法；7. （Advanced Encryption Standard）：，，是下⼀代的加密算法标准，速度快，安全级别⾼，在21世纪AES 标准的⼀个实现是Rijndael 算法；8. ，它使⽤变长的，长度可达448位，运⾏速度很快；9. :The Public-Key Cryptography Standards (PKCS)是由美国RSA数据安全公司及其合作伙伴制定的⼀组公钥密码学标准，其中包括证书申请、证书更新、证书作废表发布、扩展证书内容以及、的格式等⽅⾯的⼀系列相关协议。
Hash函数
Hash函数概念将任意长度的输⼊变换为固定长度的输出的不可逆的单向密码体制Hash函数在数字签名和消息完整性检测等⽅⾯有着⼴泛的应⽤Hash函数同时是⼀种具有压缩特性的单向函数，其像通常称为数字指纹，消息摘要或散列值。
散列值的⽣成过程可以表⽰为h = H(M)其中h是定长的散列值，H是哈希函数，M是⼀个变长消息散列函数主要⽤于消息认证和数字签名，因此需要具备以下特性1. H可应⽤于任意长度的消息2. H产⽣定长的输出3. 对任意给定的消息x，计算H(x)⽐较容易，⽤硬件软件均可实现4. 单向性：对任意给定的散列值h，找到满⾜H(x) = h 的x在计算上是不可⾏的5. 抗弱碰撞性：对任意给定的消息x，找到x != y并且H(x) = H(y)的消息y在计算上是不可⾏的6. 抗强碰撞性：找到任何满⾜H(x) = H(y) 的偶对（x,y）在计算上是不可⾏的性质2是哈希函数的基本特性，性质3是哈希函数的可⽤性，性质4，5，6是哈希函数为满⾜不同应⽤⽽需具备的基本安全性质应⽤数字签名由于消息散列值通常⽐消息本⾝短的多，因此对消息散列值进⾏数字签名在处理上⽐对消息本⾝进⾏签名要⾼效的多。
⽣成程序或⽂档的数字指纹hash函数可以⽤来保证消息的完整性。
⾸先，通过哈希函数变换得到程序或⽂档的散列值，然后将散列值存储，对程序或⽂档进⾏定时的检测，与已存储的散列值进⾏⽐较，以此来实现完整性验证。
⽤于安全传输和⽤户⼝令⽤于保存⽤户登陆⼝令（密码），通过⽤户id及⼝令⽣成相应的散列值，然后保存，⽤户在进⼊系统输⼊⼝令时，⽣成散列值与存储的散列值进⾏⽐较，这样可以确保⽤户⼝令不被管理员或攻击者获取到哈希算法消息认证消息认证的作⽤主要有两个：⼀个是验证信息来源的真实性，⼀般称之为信息源认证；另⼀个是验证消息的完整性消息认证码（MAC）利⽤消息和双放共享的密钥通过认证函数来⽣成⼀个固定长度的短数据块，并将该数据块附加在消息后⽐如发送⽅A和接收⽅B共享密钥K，若A向B发送消息M，则MAC = C(K,M) ，其中C是认证函数，MAC是消息认证码(a)为明⽂传输，（b）为先计算MAC后，将MAC数据块附加在M信息后进⾏加密传输，（c）为先将M进⾏加密，再⽣成MAC，并附在消息块后进⾏传输基于哈希的消息认证码HMAC是实际应⽤中使⽤最多的⽅案，如SSL就使⽤HMAC来实现消息认证功能。
哈希函数的含义
哈希函数的含义哈希函数（Hash Function）是一种用于加密、检索、索引和验证数据完整性的算法。
它接收一个输入数据（通常是一段文本），并输出一个固定长度、不可逆的哈希值作为结果。
这个哈希值通常被用于代表输入数据。
哈希函数主要用于密码学、数据结构、网络安全等领域。
1. 哈希函数是一种单向函数。
即从哈希值无法推算出原始输入数据。
2. 不同的输入数据会产生不同的哈希值，相同的输入数据产生相同的哈希值。
3. 哈希值的长度是固定的，通常是32位或64位。
4. 即使输入数据的长度不同，生成的哈希值长度是一样的。
哈希函数的应用非常广泛，在计算机领域中常用的应用包括：1. 数据加密：哈希函数可以用来对明文进行加密。
将明文输入哈希函数中，产生的哈希值便可以作为密文，用以保护数据的隐私性。
2. 数据完整性检测：通过对数据进行哈希运算，得到一段固定长度的哈希值。
如果数据被篡改，哈希值也会发生变化，从而实现对数据完整性的检查。
3. 数据索引：哈希函数可以将数据映射到一个固定范围的哈希表中。
这样可以快速地在哈希表中查找、删除、修改数据。
4. 身份验证：将用户的密码进行哈希运算，得到一段哈希值保存在数据库中。
当用户输入密码时，将其通过哈希函数运算后，再与数据库中保存的哈希值进行比较，以验证用户身份。
哈希函数主要包括MD5、SHA1、SHA256等。
MD5和SHA1已经被证明是不安全的，因为它们易于被暴力破解。
所以，在安全性要求较高的场合，通常使用SHA256等更安全的哈希函数。
哈希函数是一种十分重要的算法，它在加密、数据完整性检测、数据索引、身份验证等领域都有着广泛的应用。
也需要注意选择安全可靠的哈希函数，以保证数据的安全性。
哈希函数也常常用于信息摘要和数字签名等领域，以防止信息被篡改或冒充。
信息摘要是指通过哈希函数将任意长度的信息变换成固定长度的哈希值，并且只由信息摘要的接收方能够验证消息的完整性和真实性。
数字签名则是一种能够保证文档的完整性和真实性的保障措施，其中哈希值和消息的签名密钥一起被应用于对消息进行数字签名，以保证消息的真实不被篡改。
哈希密码算法
哈希密码算法密码安全一直是互联网世界中的重要问题之一。
为了保护用户的隐私和数据安全，密码存储和传输必须经过一定的加密和解密过程。
哈希密码算法是一种常见的密码加密算法，它通过将密码转化为一串固定长度的数字，从而保证密码的安全性。
本文将介绍哈希密码算法的基本原理和常见应用。
一、基本原理1.1 哈希函数在介绍哈希密码算法之前，我们先来了解一下哈希函数的概念。
哈希函数是一种将输入映射为固定长度输出的函数，它具有以下特点：（1）对于相同的输入，哈希函数总是能产生相同的输出；（2）对于不同的输入，哈希函数产生不同的输出；（3）对于输入的微小改变，哈希函数的输出也会发生巨大改变。
常见的哈希函数有MD5、SHA1、SHA256等。
1.2 哈希密码算法使用哈希函数对密码进行加密。
它的基本原理如下：（1）将用户输入的密码经过哈希函数计算得到一个固定长度的哈希值；（2）将哈希值保存在用户数据库中；（3）当用户登录时，系统根据用户输入的密码经过同样的哈希函数计算得到哈希值，并与数据库中存储的哈希值进行比对。
由于哈希函数具有不可逆的特点，即从哈希值无法还原出原始密码，即使数据库被攻击者获取，也无法得知真实的用户密码。
这样一来，即使攻击者获取到了哈希值，也无法直接获得用户的密码。
二、常见应用2.1 用户密码存储哈希密码算法广泛应用于用户密码存储过程中。
当用户注册账号时，系统将用户输入的密码进行哈希计算，并将哈希值存储在数据库中。
当用户登录时，系统将用户输入的密码经过同样的哈希函数计算得到哈希值，并与数据库中存储的哈希值进行比对。
如果哈希值匹配，系统就认为用户输入的密码是正确的。
利用哈希密码算法存储用户密码，即使数据库被攻击者获取，也不会泄露用户的真实密码。
这样可以保护用户的隐私信息，提高密码的安全性。
2.2 文件完整性校验哈希密码算法还可以用于文件完整性校验。
在下载文件时，服务器通常会提供文件的哈希值。
用户可以下载文件后，使用相同的哈希函数计算文件的哈希值，并与服务器提供的哈希值进行比对。
信息安全的密码学名词解释
信息安全的密码学名词解释以下是一些信息安全中常用的密码学术语的解释：1. 加密算法（Encryption Algorithm）：一种数学函数，用于将明文转换为密文的过程。
加密算法通常包括对称加密算法和公钥加密算法。
2. 对称加密算法（Symmetric Encryption Algorithm）：一种使用相同密钥进行加密和解密的加密算法，如DES、AES等。
对称加密算法的特点是加密速度快，但密钥的安全性需要保证。
3. 公钥加密算法（Public Key Encryption Algorithm）：一种使用不同的密钥进行加密和解密的加密算法，如RSA、ElGamal 等。
公钥加密算法的特点是加密和解密使用不同的密钥，其中一个密钥（公钥）用于加密，另一个密钥（私钥）用于解密。
4. 散列函数（Hash Function）：一种将任意长度的输入数据转换为固定长度的输出数据的函数。
散列函数通常用于数据完整性检测、密码存储等领域，常见的散列函数有MD5、SHA-1、SHA-256等。
5. 数字签名（Digital Signature）：使用私钥对数据进行加密生成的一段密文，用于验证数据的完整性和身份。
数字签名可以用于验证数据是否经过篡改，是非常重要的数据完整性保护手段。
6. 密钥交换（Key Exchange）：在通信双方之间安全地交换密钥的过程。
密钥交换协议通常用于保证通信中的密钥安全性，使得只有通信双方才能获取密钥。
7. 数字证书（Digital Certificate）：用于验证实体身份和数据完整性的电子文件。
数字证书包含公钥、证书持有者的身份信息以及签名等内容，由权威机构颁发，用于确保数据传输的安全性。
8. 密钥管理（Key Management）：一套用于生成、分发、存储和撤销密钥的策略和流程。
密钥管理是保证加密系统安全和可靠运行的重要组成部分。
9. 安全协议（Security Protocol）：用于保证网络通信安全性的规范和机制。
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由于公钥算法不需要联机密钥服务器，密钥分配协议简单， 所以极大简化了密钥管理。除加密功能外，公钥系统还可以提
供数字签名。
7
Bob的 公钥环
Joy Mike
Ted Alice
Alice的公钥
三 dffkffdggddddlfsggdggggf人ggfgdkkkfggggsjjfgfg持kddgdgggggdffdgggggdkkgfsggggglggfgjlgbgggkfglggjkgfggggldggggkgfgggfggdkjdkggggsgfgjglggdgggfgggdggkgggjggfkllggggdfgggjjggggskdggggdfgggfgggjggfgggfgggksdggggglgggjfgggggggggjgggdgkgdggggfjgsfgkfggggdgdggdgggfgggjkfggdgkgggggfjggdkdggglfgkggggglgjsgggfgfdgggkgglgggjggdgglfskfgdjsfgdgklgggj dgkgfgggj fgkggjgfgkggflkkfgj f
1第3章Βιβλιοθήκη 公钥密码与Hash函数1. 公钥密码体制介绍 2. Hash函数 3. RSA算法介绍 4. 数字签名技术
2
对称加密技术的特点
对称加密算法是一种传统的加密算法，它的基本原理如下： 在对称加密中，数据信息的传送，加密及接收解密都需用到 这个共享的钥匙，也就是说加密和解密共用一把钥匙。
举例：Mary想送一张订单给Jack，Mary希望只有Jack可以 阅读它。Mary将这张订单(里面的文字)用一个加密钥匙加密 之后，将这个加过密的订单(密码文字)寄给了Jack，Jack用 同一把密钥进行解密。
有6个组成部分：明文、加密算法、公钥、 私钥、密文、解密算法
6 6
在非对称加密算法中，利用了两把钥匙：一个钥匙用来将 数据信息加密，而用另一把不同的钥匙来解密。
这两把钥匙之间在数学上是相关的，即用一个钥匙加密过 的资料只能用相对的另一个钥匙来解密。
公钥：它可以给任何请求它的应用程序或用户。 私钥：只有它的所有者知道。
Bob的私钥 传输的密文
Mike
Ted
Bob
Bob的公钥
三 dffkffdggddddlfsggdggggf人ggfgdkkkfggggsjjfgfg持kgdddgggggddgffggggdgkkfsgggggglgfgljgbgggkfglggkjgfgggggldgggkgfggggfgkjddgkgggsgfgjglggdggggfggdggkgggjggfkllggggdfgggjjggggksdggggfdgggfgggjggfgggfgggksdgggggglggjfgggggggggjgggdggkdggggfjgsfgkfggggdgdggdgggfgggjkfggdgkgggggfjggdkdggglfgkggggglgjsgggfgfdgggkgglgggjggdgglfskfgdjsfgdgklgggj dgkgfgggj fgkggjgfgkggflkkfgj f
解密算法 （加密算法的逆）
明文输出
Alice的 公钥环
三 dffkffdggddddlfsggdggggf人ggfgdkkkfggggsjjfgfg持kddgdgggggdffdgggggdkkgfsggggglggfgjlgbgggkfglggjkgfggggldggggkgfgggfggdkjdkggggsgfgjglggdgggfgggdggkgggjggfkllggggdfgggjjggggskdggggdfgggfgggjggfgggfgggksdggggglgggjfgggggggggjgggdgkgdggggfjgsfgkfggggdgdggdgggfgggjkfggdgkgggggfjggdkdggglfgkggggglgjsgggfgfdgggkgglgggjggdgglfskfgdjsfgdgklgggj dgkgfgggj fgkggjgfgkggflkkfgj f
安全事件
[2014央视315晚会] 大唐电信旗下高鸿股份泄露个人 隐私：删都删不掉
通过手机经销商预装软件的方法越来越流行。大唐高鸿数据网络技术 股份有限公司是大唐电信旗下的一家高新技术企业，公司开发的这款“大 唐神器”号称可以做到“全自动智能安装软件”，是“智能手持终端高端 软件预装推广利器”。国家互联网应急中心检测发现，有些手机里竟然被 人悄悄植入了两个恶意程序。其中一个叫Data servers的恶意程序，他能 够在用户不知情的情况下远程控制用户手机，不仅可以自动安装应用软件 甚至还可以卸载手机中原有的应用软件。而另一个应用程序功能更加强大， 他可以偷偷获取手机中的个人信息，并悄悄把这些信息发送出去。国家互 联网应急中心运营部网络工程师何能强说：“这个木马的名字它叫做hct counter它会上传用户的一些隐私的信息。”
4
公钥密码体制（不对称加密技术）
公钥密码学的发展是整个密码学发 展历史中最伟大的一次革命。
公钥算法基于数学函数而不是基于替换和置换
它使用两个独立的密钥，在消息的保密性、 密钥分配和认证领域有重要意义。
5
公钥密码体制特点
仅根据密码算法和加密密钥来确定解密密钥在 计算上是不可行的。
两个密钥中的任何一个可以用来加密，另一个 用来解密。
传输的密文
明文输入
加密算法（如RSA）
(a) 加密
Alice的私钥
三 dffkffdggddddlfsggdggggf人ggfgdkkkfggggsjjfgfg持kgdddgggggddgffggggdgkkfsgggggglgfgljgbgggkfglggkjgfgggggldgggkgfggggfgkjddgkgggsgfgjglggdggggfggdggkgggjggfkllggggdfgggjjggggksdggggfdgggfgggjggfgggfgggksdgggggglggjfgggggggggjgggdggkdggggfjgsfgkfggggdgdggdgggfgggjkfggdgkgggggfjggdkdggglfgkggggglgjsgggfgfdgggkgglgggjggdgglfskfgdjsfgdgklgggj dgkgfgggj fgkggjgfgkggflkkfgj f
问题：如何将密钥安全的传给Jack？ 如何保障远程密钥传输的安全性？ 密钥泄露，则整个信息被暴露！
3
传统的对称密钥体制的弱点
密钥管理 如何安全的共享秘密密钥 每对通信者间都需要一个不同的密钥。N个 人通信需要N！个密钥。 不可能与你未曾谋面的人通信
没有解决抵赖问题 文档不能被签名 通信双方都可以否认发送或接收过的信息