第一章密码学概述ppt课件
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《密码学概论》课件
未来展望
随着技术的不断进步，密码学将面临新的 挑战和机遇，如量子计算对现有加密算法 的威胁和新型加密算法的研发。
02
密码学基本原理
对称密码学
定义
对称密码学也称为传统密码学 ，它使用相同的密钥进行加密
和解密。
常见的对称加密算法
如AES（高级加密标准）、DES （数据加密标准）、IDEA（国 际数据加密算法）等。
为了应对这一挑战，需要发展基于量 子力学原理的新型加密算法，这些算 法在量子计算环境下是安全的。
密码学在物联网中的应用挑战
物联网设备的计算能力和存储 空间有限，这给密码算法的实
施带来了挑战。
物联网设备的多样性和异构 性也给密码学应用带来了挑 战，因为需要确保各种设备
之间的安全通信。
针对物联网设备的特性，需要 发展轻量级的密码算法和协议 ，以确保其安全性和效率。
AES算法
01
总结词：高级加密标准
02
详细描述：AES是一种对称加密 算法，使用128位、192位或256 位密钥对128位明文块进行加密 ，产生128位密文块。它是美国 政府采用的一种加密标准，被广 泛应用于各种安全协议和应用程
序中。
03
总结词：安全性
04
详细描述：AES具有高度的安 全性，被认为是目前最安全 的对称加密算法之一。它采 用了复杂的数学工具和算法 ，使得破解密文的难度非常
密码学在大数据安全中的应用挑战
01
大数据的特点是数据量大、处理速度快，这给数据的安全存储 和传输带来了挑战。
02
大数据的分布式处理和云计算环境也给数据的安全性带来了挑
战，需要确保数据的隐私和完整性。
针对大数据的特点，需要发展高效的密码算法和安全数据处理
随着技术的不断进步，密码学将面临新的 挑战和机遇，如量子计算对现有加密算法 的威胁和新型加密算法的研发。
02
密码学基本原理
对称密码学
定义
对称密码学也称为传统密码学 ，它使用相同的密钥进行加密
和解密。
常见的对称加密算法
如AES（高级加密标准）、DES （数据加密标准）、IDEA（国 际数据加密算法）等。
为了应对这一挑战，需要发展基于量 子力学原理的新型加密算法，这些算 法在量子计算环境下是安全的。
密码学在物联网中的应用挑战
物联网设备的计算能力和存储 空间有限，这给密码算法的实
施带来了挑战。
物联网设备的多样性和异构 性也给密码学应用带来了挑 战，因为需要确保各种设备
之间的安全通信。
针对物联网设备的特性，需要 发展轻量级的密码算法和协议 ，以确保其安全性和效率。
AES算法
01
总结词：高级加密标准
02
详细描述：AES是一种对称加密 算法，使用128位、192位或256 位密钥对128位明文块进行加密 ，产生128位密文块。它是美国 政府采用的一种加密标准，被广 泛应用于各种安全协议和应用程
序中。
03
总结词：安全性
04
详细描述：AES具有高度的安 全性，被认为是目前最安全 的对称加密算法之一。它采 用了复杂的数学工具和算法 ，使得破解密文的难度非常
密码学在大数据安全中的应用挑战
01
大数据的特点是数据量大、处理速度快，这给数据的安全存储 和传输带来了挑战。
02
大数据的分布式处理和云计算环境也给数据的安全性带来了挑
战，需要确保数据的隐私和完整性。
针对大数据的特点，需要发展高效的密码算法和安全数据处理
《密码学概论》课件
加密过程：DES使用56位密钥对64位明文进行加密，生成64位密文
安全性：DES的密钥空间为2^56，理论上可以抵抗暴力破解 应用：DES广泛应用于金融、政府、军事等领域，是国际上公认的 安全标准之一
国际数据加密算法（IDEA）
概述：一种对称密码 体制，用于加密和解 密数据
特点：速度快，安全 性高，易于实现
商务中。
公钥基础设施（PKI）
公钥基础设施 （PKI）是一种基 于公钥密码体制的 密钥管理和分发系 统。
PKI的主要功能包 括密钥生成、分发、 存储、撤销和更新。
PKI的核心组件包 括证书颁发机构 （CA）、注册机 构（RA）和证书 存储库（CS）。
PKI的应用场景包 括电子邮件加密、 网络支付、电子政 务等。
非对称密码体制：加密和解密使用不 同的密钥
密钥管理：管理密钥的生成、分发、 存储和使用
哈希函数：单向函数，用于生成固定长 度的输出
密码分析：分析密码的强度和破解方 法
密码分析攻击
密码分析攻击的定义：对加密信息进行解密的过程
密码分析攻击的分类：包括频率分析、字母频率分析、凯撒密码分 析等
密码分析攻击的方法：包括暴力破解、字典攻击、彩虹表攻击等
物联网安全：密 码学在物联网安 全中的重要性
密码学技术：密 码学在物联网中 的应用技术
挑战与机遇：密 码学在物联网发 展中面临的挑战 和机遇
未来趋势：密码 学在物联网中的 应用和发展趋势
区块链技术与密码学的融合发展
密码学：研究加密、解密、 密钥管理等技术的学科
融合发展：区块链技术需要 密码学的支持，密码学在区
添加标题
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密码学的目的是保护信息的机密 性、完整性和可用性。
安全性：DES的密钥空间为2^56，理论上可以抵抗暴力破解 应用：DES广泛应用于金融、政府、军事等领域，是国际上公认的 安全标准之一
国际数据加密算法（IDEA）
概述：一种对称密码 体制，用于加密和解 密数据
特点：速度快，安全 性高，易于实现
商务中。
公钥基础设施（PKI）
公钥基础设施 （PKI）是一种基 于公钥密码体制的 密钥管理和分发系 统。
PKI的主要功能包 括密钥生成、分发、 存储、撤销和更新。
PKI的核心组件包 括证书颁发机构 （CA）、注册机 构（RA）和证书 存储库（CS）。
PKI的应用场景包 括电子邮件加密、 网络支付、电子政 务等。
非对称密码体制：加密和解密使用不 同的密钥
密钥管理：管理密钥的生成、分发、 存储和使用
哈希函数：单向函数，用于生成固定长 度的输出
密码分析：分析密码的强度和破解方 法
密码分析攻击
密码分析攻击的定义：对加密信息进行解密的过程
密码分析攻击的分类：包括频率分析、字母频率分析、凯撒密码分 析等
密码分析攻击的方法：包括暴力破解、字典攻击、彩虹表攻击等
物联网安全：密 码学在物联网安 全中的重要性
密码学技术：密 码学在物联网中 的应用技术
挑战与机遇：密 码学在物联网发 展中面临的挑战 和机遇
未来趋势：密码 学在物联网中的 应用和发展趋势
区块链技术与密码学的融合发展
密码学：研究加密、解密、 密钥管理等技术的学科
融合发展：区块链技术需要 密码学的支持，密码学在区
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密码学的目的是保护信息的机密 性、完整性和可用性。
第1章01--密码学概述PPT课件
密码分析学研究的主要内容
（1） 密码算法的安全性分析和破译的理论、方 法、技术和实践
（2）密码协议的安全性分析的理论与方法 （3）安全保密系统的安全性分析和攻击的理论
、方法、技术和实践
2021/7/23
8
现代密码学
1 课程相关介绍－－密码学是干什么的？
密码学是干什么的? 密码学要解决的基本问题:
(1) 信息的保密传输和存储问题; (2) 信息的认证问题.
2021/7/23
6
现代密码学
1 课程相关介绍—密码学研究的内容
编码学研究的主要内容： 序列密码算法的编码技术 分组密码算法的编码技术 公钥密码体制的编码技术
加密算法、 数字签名方案、 密钥分配方案 认证方案 单向函数等
传统且主流的研 究方向
2021/7/23
7
现代密码学
1 课程相关介绍—密码学研究的内容
2021/7/23
10
现代密码学
2 密码学发展
▪ 1949年之前
密码学是一门艺术
▪ 1949～1975年
密码学成为科学
密码学已经成为结合
物理、量子力学、电 子学、语言学等多个 专业的综合科学，出 现了如“量子密码”、 “混沌密码”等先进 理论，在信息安全中 起着十分重要的角色。
▪ 1976年以后
密码学的新方向——公钥密码学
▪ 角色：通信双方(发送方和接收方)、第三方
（可信、不可信第三方）、敌手也叫攻击者
2021/7/23
19
现代密码学
3 密码学的基本概念－－信息传输过程中的攻击例子
窃听：对传输的信息的攻击
A：信源 发送方
2021/7/23
C：敌手 攻击者
20
（1） 密码算法的安全性分析和破译的理论、方 法、技术和实践
（2）密码协议的安全性分析的理论与方法 （3）安全保密系统的安全性分析和攻击的理论
、方法、技术和实践
2021/7/23
8
现代密码学
1 课程相关介绍－－密码学是干什么的？
密码学是干什么的? 密码学要解决的基本问题:
(1) 信息的保密传输和存储问题; (2) 信息的认证问题.
2021/7/23
6
现代密码学
1 课程相关介绍—密码学研究的内容
编码学研究的主要内容： 序列密码算法的编码技术 分组密码算法的编码技术 公钥密码体制的编码技术
加密算法、 数字签名方案、 密钥分配方案 认证方案 单向函数等
传统且主流的研 究方向
2021/7/23
7
现代密码学
1 课程相关介绍—密码学研究的内容
2021/7/23
10
现代密码学
2 密码学发展
▪ 1949年之前
密码学是一门艺术
▪ 1949～1975年
密码学成为科学
密码学已经成为结合
物理、量子力学、电 子学、语言学等多个 专业的综合科学，出 现了如“量子密码”、 “混沌密码”等先进 理论，在信息安全中 起着十分重要的角色。
▪ 1976年以后
密码学的新方向——公钥密码学
▪ 角色：通信双方(发送方和接收方)、第三方
（可信、不可信第三方）、敌手也叫攻击者
2021/7/23
19
现代密码学
3 密码学的基本概念－－信息传输过程中的攻击例子
窃听：对传输的信息的攻击
A：信源 发送方
2021/7/23
C：敌手 攻击者
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《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。
《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
密码学基础通用课件
密码学基础通用课件
目录 CONTENT
• 密码学概述 • 加密技术基础 • 对称加密技术 • 非对称加密技术 • 哈希函数与数字签名 • 密码学在现实生活中的应用
01
密码学概述
密码学的定义与目的
密码学的定义
密码学是研究如何隐藏信息，使其变 得难以理解和未经授权的情况下不可 访问的科学。
密码学的目的
对称加密技术的评估标准
安全性
评估对称加密技术的安全性主要 考虑密钥的长度、加密算法的复 杂性和破解的难度等因素。
效率
评估对称加密技术的效率主要考 虑加密和解密的速度以及所需的 计算资源等因素。
适应性
评估对称加密技术的适应性主要 考虑其能否适应不同的应用场景 和需求，例如数据的大小、传输 速度和存储空间等因素。
灵活性
灵活性是指加密技术对不同需求的适应能力。如果一个加 密算法只能用于某些特定的应用场景，则它可能不适用于 其他场景。
03
对称加密技术
对称加密技术的原理
对称加密技术是一种基于密钥的加密 方法，其中加密和解密使用相同的密 钥。这种方法的安全性基于密钥的保 密性。
对称加密技术可以用于保护数据的机 密性，也可以用于数字签名等其他应 用。
数字签名的原理与类别
数字签名的原理
数字签名是一种用于验证数字文件真实性和完整性的技术。它利用公钥密码体系中的签名密钥对文件 进行签名，通过验证签名密钥的匹配性和文件内容的完整性，来判断文件的真实性和可信度。
数字签名的类别
根据使用的公钥密码体系和签名算法的不同，数字签名可以分为多种类别。常见的类别包括RSA、 DSA、ECDSA等。这些数字签名方案在安全性、性能和实现难度等方面存在差异，应根据具体需求选 择合适的数字签名方案。
目录 CONTENT
• 密码学概述 • 加密技术基础 • 对称加密技术 • 非对称加密技术 • 哈希函数与数字签名 • 密码学在现实生活中的应用
01
密码学概述
密码学的定义与目的
密码学的定义
密码学是研究如何隐藏信息，使其变 得难以理解和未经授权的情况下不可 访问的科学。
密码学的目的
对称加密技术的评估标准
安全性
评估对称加密技术的安全性主要 考虑密钥的长度、加密算法的复 杂性和破解的难度等因素。
效率
评估对称加密技术的效率主要考 虑加密和解密的速度以及所需的 计算资源等因素。
适应性
评估对称加密技术的适应性主要 考虑其能否适应不同的应用场景 和需求，例如数据的大小、传输 速度和存储空间等因素。
灵活性
灵活性是指加密技术对不同需求的适应能力。如果一个加 密算法只能用于某些特定的应用场景，则它可能不适用于 其他场景。
03
对称加密技术
对称加密技术的原理
对称加密技术是一种基于密钥的加密 方法，其中加密和解密使用相同的密 钥。这种方法的安全性基于密钥的保 密性。
对称加密技术可以用于保护数据的机 密性，也可以用于数字签名等其他应 用。
数字签名的原理与类别
数字签名的原理
数字签名是一种用于验证数字文件真实性和完整性的技术。它利用公钥密码体系中的签名密钥对文件 进行签名，通过验证签名密钥的匹配性和文件内容的完整性，来判断文件的真实性和可信度。
数字签名的类别
根据使用的公钥密码体系和签名算法的不同，数字签名可以分为多种类别。常见的类别包括RSA、 DSA、ECDSA等。这些数字签名方案在安全性、性能和实现难度等方面存在差异，应根据具体需求选 择合适的数字签名方案。
密码学第1章
第1章 古典密码 1.2.3 代换密码
26个英文字母和Z26的元素之间可以建立一个一一对应关系， 于是Z26上的任一个置换也就对应了26个英文字母表上的一个置 换。因此可以借助Z26上的置换来改变英文字符的原有位置，以 达到加密的目的，Z26上的置换看成了加密所需的密钥。这样可 以将加密和解密过程直接看做是对英文字母表进行了置换变换。
第1章 古典密码 定义1.2.1 移位密码体制 令M=C=K=Z26。对任意的
key∈Z26，x∈M，y∈C，定义 ekey(x)=(x+key) mod26 dkey(y)=(y-key) mod26 在使用移位密码体制对英文符号进行加密之前，首先需要 在26个英文字母与Z26中的元素之间建立一一对应关系，然后应 用以上密码体制进行相应的加密计算和解密计算。 例1.2 设移位密码的密钥为key=7，英文字符与Z26中的元
中，如下表所示：
第1章 古典密码
1 1 2 3 4 5 q y a h c
2 w u s k v
3 e i/j d l b
4 r o f z n
5 t p g x m
第1章 古典密码 在给定了字母排列结果的基础上，每一个字母都会对应一
个数字αβ，其中α是该字母所在行的标号，β是该字母所在列的 标号。通过设计的棋盘就可以对英文消息进行加密，如u对应 的是22，f对应的是34。
可见，加密方法、解密方法、密钥和消息(明文、密文) 是保密
通信中的几个关键要素，它们构成了相应的密码体制。
第1章 古典密码 定义1.1.1 密码体制
密码体制的构成包括以下要素： (1) M：明文消息空间，表示所有可能的明文组成的有限集。 (2) C：密文消息空间，表示所有可能的密文组成的有限集。 (3) K：密钥空间，表示所有可能的密钥组成的有限集。 (4) E：加密算法集合。 (5) D：解密算法集合。
第一章密码学概述ppt课件
推导出：
P1，P2，……，Pi，K或者找出一个算法从Ci＋1 ＝EK (Pi＋1 )推出Pi＋1
编辑版pppt
14
（2）已知明文攻击（Know-plaintext attack）
已知： P1 ， C1＝EK ( P1 ) ， P2 ， C2＝EK ( P2 ) ，……， Pi ， Ci＝EK ( Pi ) ， 推导出：
（1）完全攻破。敌手找到了相应的密钥，从 而可以恢复任意的密文。
（2）部分攻破。敌手没有找到相应的密钥， 但对于给定的密文，敌手能够获得明文的特定 信息。
（3）密文识别。如对于两个给定的不同明文 及其中一个明文的密文，敌手能够识别出该密 文对应于哪个明文，或者能够识别出给定明文 的密文和随机字符串。
密码学概述
编辑版pppt
1
本章主要内容
1、密码学的基本概念 2、密码体制 3、密码分析 4、密码体制的安全性
编辑版pppt
2
密码学的发展历程
著名的密码学者Ron Rivest解释道：“密码学 是关于如何在敌人存在的环境中通讯”
四个发展阶段
古典密码（古代——1949年） 早期对称密码学（1949年——1976年） 现代密码学（1976年——1984年） 可证明安全（1984年——现在）
主动攻击(active attack)。
密码分析：密码分析(cryptanalysis)是被动攻击。在 信息的传输和处理过程中，除了意定的接收者外，还 有非授权接收者，他们通过各种办法（如搭线窃听、 电磁窃听、声音窃听等）来窃取信息。他们虽然不知 道系统所用的密钥，但通过分析，可能从截获的密文 中推断出原来的明文，这一过程称为密码分析 。
编辑版pppt
18
评价密码体制安全性有不同的途径，包括：
P1，P2，……，Pi，K或者找出一个算法从Ci＋1 ＝EK (Pi＋1 )推出Pi＋1
编辑版pppt
14
（2）已知明文攻击（Know-plaintext attack）
已知： P1 ， C1＝EK ( P1 ) ， P2 ， C2＝EK ( P2 ) ，……， Pi ， Ci＝EK ( Pi ) ， 推导出：
（1）完全攻破。敌手找到了相应的密钥，从 而可以恢复任意的密文。
（2）部分攻破。敌手没有找到相应的密钥， 但对于给定的密文，敌手能够获得明文的特定 信息。
（3）密文识别。如对于两个给定的不同明文 及其中一个明文的密文，敌手能够识别出该密 文对应于哪个明文，或者能够识别出给定明文 的密文和随机字符串。
密码学概述
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1
本章主要内容
1、密码学的基本概念 2、密码体制 3、密码分析 4、密码体制的安全性
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2
密码学的发展历程
著名的密码学者Ron Rivest解释道：“密码学 是关于如何在敌人存在的环境中通讯”
四个发展阶段
古典密码（古代——1949年） 早期对称密码学（1949年——1976年） 现代密码学（1976年——1984年） 可证明安全（1984年——现在）
主动攻击(active attack)。
密码分析：密码分析(cryptanalysis)是被动攻击。在 信息的传输和处理过程中，除了意定的接收者外，还 有非授权接收者，他们通过各种办法（如搭线窃听、 电磁窃听、声音窃听等）来窃取信息。他们虽然不知 道系统所用的密钥，但通过分析，可能从截获的密文 中推断出原来的明文，这一过程称为密码分析 。
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18
评价密码体制安全性有不同的途径，包括：
密码学基础 ppt课件
5
2.1.2 密码体制
– 消息（为了沟通思想而传递的信息）在密码学中 被称为明文（Plain Text）。
– 伪装消息以隐藏它的内容的过程称为加密 (Encrypt)
– 被加密的消息称为密文(Cipher Text) – 把密密文钥转ke 变为明文的过程称为解密(De密c钥rkydpt)。
明文
加密
• 密码体制描述如下：
– M=C=Z/(26)；q=26；
– K={ k1,k2∈Z | 0< k1,k2<26，gcd(k1,26)=1}；
– Ek(m)=(k1m+k2) mod q；
– Dk(c)= k1#( c - k2) mod q，其中k1#为k1在模q 下的乘法逆元。
• 密钥范围
– K1：所有和26互素的数。K1=1？
22
S-DES
• S-DES加密算法
– S-DES是由美国圣达卡拉大学 的Edward Schaeffer教授提出 的，主要用于教学，其设计思 想和性质与DES一致，有关函 数变换相对简化，具体参数要 小得多。
– 输入为一个8位的二进制明文 组和一个10位的二进制密钥， 输出为8位二进制密文组；
– 解密与加密基本一致。
• 古典替换密码：单表代替密码，多表代替密码以及 轮换密码。
• 对称密钥密码：分组密码和流密码。 • 公开密钥密码：加密和解密使用不同的密钥。
– 密码分析也称为密码攻击，密码分析攻击主要 包括：
• 唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、自适 应选择明文攻击、选择密文攻击、选择密钥攻击。
8
2.2 古典替换密码
使用频度，进行匹配分析。
• 如果密文信息足够长，很容易对单表代替密码进行破译。
2.1.2 密码体制
– 消息（为了沟通思想而传递的信息）在密码学中 被称为明文（Plain Text）。
– 伪装消息以隐藏它的内容的过程称为加密 (Encrypt)
– 被加密的消息称为密文(Cipher Text) – 把密密文钥转ke 变为明文的过程称为解密(De密c钥rkydpt)。
明文
加密
• 密码体制描述如下：
– M=C=Z/(26)；q=26；
– K={ k1,k2∈Z | 0< k1,k2<26，gcd(k1,26)=1}；
– Ek(m)=(k1m+k2) mod q；
– Dk(c)= k1#( c - k2) mod q，其中k1#为k1在模q 下的乘法逆元。
• 密钥范围
– K1：所有和26互素的数。K1=1？
22
S-DES
• S-DES加密算法
– S-DES是由美国圣达卡拉大学 的Edward Schaeffer教授提出 的，主要用于教学，其设计思 想和性质与DES一致，有关函 数变换相对简化，具体参数要 小得多。
– 输入为一个8位的二进制明文 组和一个10位的二进制密钥， 输出为8位二进制密文组；
– 解密与加密基本一致。
• 古典替换密码：单表代替密码，多表代替密码以及 轮换密码。
• 对称密钥密码：分组密码和流密码。 • 公开密钥密码：加密和解密使用不同的密钥。
– 密码分析也称为密码攻击，密码分析攻击主要 包括：
• 唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、自适 应选择明文攻击、选择密文攻击、选择密钥攻击。
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2.2 古典替换密码
使用频度，进行匹配分析。
• 如果密文信息足够长，很容易对单表代替密码进行破译。
密码学——第1章密码学概述
第 1 章密码学概述1.1 信息安全Alvin Toffler 在《第三次浪潮》中预言：计算机网络的建立和普及将彻底改变人类生存和生活模式。
信息化以它有别于传统方式的信息获取、存储、处理、传输和使用，给现代社会的正常发展带来了一系列的前所未有的风险和威胁。
传统的一切准则在电子信息环境中如何体现与维护，到现在并没有根本解决，一切都在完善中。
今天，人们一方面享受着信息技术带来的巨大变革，同时也承受着信息被篡改、泄露、伪造的威胁，以及计算机病毒及黑客入侵等安全问题。
信息安全的风险制约着信息的有效使用，并对经济、国防乃至国家的安全构成威胁。
一方面：没有信息安全，就没有完全意义上的国家安全。
另一方面：信息安全还涉及个人权益、企业生存和金融风险防范等。
密码技术和管理是信息安全技术的核心，是实现保密性、完整性、不可否认性的关键。
“ 9.11 事件”后，各国政府纷纷站在国家安全的角度把信息安全列入国家战略。
重视对网络信息和内容传播的监控，更加严格的加固网络安全防线，把信息安全威胁降到最低限度。
2000 年我国开始着力建立自主的公钥基础设施，并陆续启动了信息系统安全等级保护和网络身份认证管理服务体系。
因此，密码学的基本概念和技术已经成为信息科学工作者知识结构中不可或缺的组成部分。
1.2 密码学引论1. 密码学的发展概况密码学是一门既古老又年轻的学科。
自有了战争，就有了加密通信。
交战双方都为了保护自己的通信安全，窃取对方的情报而研究各种信息加密技术和密码分析技术。
古代行帮暗语和一些文字游戏等，实际上就是对信息的加密。
这种加密方法通过原始的约定，把需要表达的信息限定在一定的范围内流通。
古典密码主要应用于政治、军事及外交等领域。
电报发明以后，商业方面对密码学的兴趣主要集中在密码本的编制上。
20 世纪初，集中在与机械和电动机械加密的设计和制造上。
进入信息时代，大量敏感信息要通过公共通信设施或计算机网络进行交换，密码学的应用已经不仅仅局限在政治、军事、外交等领域，其商业和社会价值日益显著，并与人们的日常生活紧密相关。
密码学基础.ppt
在华盛顿的日本人：是不是真的有个小孩要出生了? 在东京的日本人：是的．而且看来马上就要出生了． 在华盛顿的日本人：这个小孩真的要生了吗?是感谢你的观看
16
电子科技大学
现代密码学
16世纪卡尔达诺发明 “卡尔达诺漏格 板”．漏格板是一张用硬质材料(如硬纸、 羊皮、金属等)做成的板，上面挖了一些长 方形的孔，即漏格．
31
现代密码学
可破译的：如果能够根据密文确定明文或密钥，或根据明文 及对应的密文确定密钥； 否则称为不可破译的。
2019年8月28
感谢你的观看
32
现代密码学
1.2.3 密码体制的攻击方法
密码分析者攻击密码体制的方法： （1）穷举攻击：通过试遍所有的密钥来进行破译。
对抗：可增大密钥的数量。 （2）统计分析攻击：通过分析密文和明文的统计规律来破译。
现代密码学
密码学起源
大约在4000年以前，在古埃及的尼罗河畔，一位 擅长书写者在贵族的基碑上书写铭文时有意用加 以变形的象形文字而不是普通的象形文字来写铭 文，从而揭开了有文字记载的密码史。这篇颇具 神秘感的碑文，已具备了密码的基本特征：把一 种符号(明文)用另一种符号(密文)代替
2019年8月28
算法和协议：掌握算法和协议的流程，合理性， 安全性基础和设计方法。
阅读文献，了解密码学最新进展 密码学顶级会议：CRYPTO、Eurocrypt、
Asiacrypt…… 密码学顶级期刊：Journal of Cryptology 相关网址：/ 中国密码学会
现代密码学
1.1 密码学的发展概况
密码学是一门古老、年轻且深奥的学科。 密码学经历了从古典密码学到现代密码学的演变。 密码学是研究信息系统安全保密的科学。它包括密码编码学和密 码分析学。 1949年前密码技术是一门技术性很强的艺术，而不是一门科学。 1949年shannon “保密系统的通信理论”，密码学成为科学。 1976年Diffie和Hellman“密码学的新方向”，密码学的一场革命。 1977年美国国家标准局公布DES，并公开算法，揭开神秘面纱。
16
电子科技大学
现代密码学
16世纪卡尔达诺发明 “卡尔达诺漏格 板”．漏格板是一张用硬质材料(如硬纸、 羊皮、金属等)做成的板，上面挖了一些长 方形的孔，即漏格．
31
现代密码学
可破译的：如果能够根据密文确定明文或密钥，或根据明文 及对应的密文确定密钥； 否则称为不可破译的。
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现代密码学
1.2.3 密码体制的攻击方法
密码分析者攻击密码体制的方法： （1）穷举攻击：通过试遍所有的密钥来进行破译。
对抗：可增大密钥的数量。 （2）统计分析攻击：通过分析密文和明文的统计规律来破译。
现代密码学
密码学起源
大约在4000年以前，在古埃及的尼罗河畔，一位 擅长书写者在贵族的基碑上书写铭文时有意用加 以变形的象形文字而不是普通的象形文字来写铭 文，从而揭开了有文字记载的密码史。这篇颇具 神秘感的碑文，已具备了密码的基本特征：把一 种符号(明文)用另一种符号(密文)代替
2019年8月28
算法和协议：掌握算法和协议的流程，合理性， 安全性基础和设计方法。
阅读文献，了解密码学最新进展 密码学顶级会议：CRYPTO、Eurocrypt、
Asiacrypt…… 密码学顶级期刊：Journal of Cryptology 相关网址：/ 中国密码学会
现代密码学
1.1 密码学的发展概况
密码学是一门古老、年轻且深奥的学科。 密码学经历了从古典密码学到现代密码学的演变。 密码学是研究信息系统安全保密的科学。它包括密码编码学和密 码分析学。 1949年前密码技术是一门技术性很强的艺术，而不是一门科学。 1949年shannon “保密系统的通信理论”，密码学成为科学。 1976年Diffie和Hellman“密码学的新方向”，密码学的一场革命。 1977年美国国家标准局公布DES，并公开算法，揭开神秘面纱。
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密码学概述
精品课件
本章主要内容
1、密码学的基本概念 2、密码体制 3、密码分析 4、密码体制的安全性
精品课件
密码学的发展历程
著名的密码学者Ron Rivest解释道：“密码学是 关于如何在敌人存在的环境中通讯”
四个发展阶段
古典密码（古代——1949年） 早期对称密码学（1949年——1976年） 现代密码学（1976年——1984年） 可证明安全（1984年——现在）
精品课件
1.1密码学基本概念
密码编码学（Cryptography）研究密码编制的 科学
密码分析学（Cryptanalysis）研究密码破译 的科学
密码学（cryptology ）是一门研究密码保护 通信手段的科学，由密码编码学和密码分析学 组成
精品课件
1.1密码学基本概念
明文 ：伪装前的原始数据 密文 ：伪装后的数据
推导出：
P1，P2，……，Pi，K或者找出一个算法从Ci＋1 ＝EK (Pi＋1 )推出Pi＋1
精品课件
（2）已知明文攻击（Know-plaintext attack）
已知：
P1 ， C1＝EK ( P1 ) ， P2 ， C2＝EK ( P2 ) ，……， Pi ， Ci＝EK ( Pi ) ，
精品课件
1.4 密码体制的安全性
一个安全的密码体制应该具有如下几条性质：
（1）从密文恢复明文应该是难的，即使分析者知道 明文空间（如明文是英语）。
（2）从密文计算出明文部分信息应该是难的。 （3）从密文探测出简单却有用的事实应该是难的，
精品课件Βιβλιοθήκη 从攻击效果看，敌手可能达到以下结果：
（1）完全攻破。敌手找到了相应的密钥，从 而可以恢复任意的密文。
密钥 ：参与密码变换的参数
加密 ：伪装的过程 加密算法：用于对数据加密的一组数学变换 解密 ：将密文恢复为明文 解密算法：用于解密的一组数学变换
精品课件
明文P
加密E
图1.1 加密和解密
密文C
解密D
原始明文P
通常明文用P表示，密文用C表示。加密函数E 作用于P得到密文C，可以表示为：
E ( P )＝C。 相反地，解密函数D作用于C产生P：
密码分析：密码分析(cryptanalysis)是被动攻击。 在信息的传输和处理过程中，除了意定的接收者外， 还有非授权接收者，他们通过各种办法（如搭线窃听、 电磁窃听、声音窃听等）来窃取信息。他们虽然不知 道系统所用的密钥，但通过分析，可能从截获的密文 中推断出原来的明文，这一过程称为密码分析 。
精品课件
攻击者
明
加
密
信
解 密
明
文
算
M 法C
算 道 C 法M
文
Ke 安全信道
Kd
加密密钥
解密密钥
密钥K
图1.4 密码体制
精品课件
密码体制的分类
如果一个密码体制的Kd＝Ke，或由其中一个
很容易推出另一个，则称为单密钥密码体制或 对称密码体制或传统密码体制
如果在计算上Kd不能由Ke推出，这样将Ke公开 也不会损害Kd的安全，于是便可将Ke公开，这
推导出：
密钥k，或从Ci＋1 ＝EK (Pi＋1 )推出Pi＋1
（3）选择明文攻击（Chosen-plaintext attack）
已知：
P1 ， C1＝EK ( P1 ) ， P2 ， C2＝EK ( P2 ) ，……， Pi ， Ci＝EK ( Pi ) ，其中P1 ， P2 ，……， Pi是由密码分析者选择的。
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1.3.1 攻击密码系统的方法
密码分析者攻击密码系统的方法主要有以下三种： （1）穷举攻击
所谓穷举攻击是指密码分析者采用依次试遍所有可能的密 钥对所获密文进行解密，直至得到正确的明文.
（2）统计分析攻击
所谓统计分析攻击就是指密码分析者通过分析密文和明文 的统计规律来破译密码。
（3）数学分析攻击
如果密码分析者具有无限的计算能力，密码体制也不能 被攻破，那么这个密码体制就是无条件安全的。
计算安全性
如果攻破一个密码体制的最好的算法用现在或将来可得 到的资源都不能在足够长的时间内破译，这个密码体制被认为在
计算上是安全的。 2^32
可证明安全性
可证明安全性只是说明密码体制的安全与一个问题是 相关的，并没有证明密码体制是安全的，可证明安全性也有时候 被称为归约安全性。
EK1（P）=C DK2（C）=M 函数必须具有的特性是，DK2（EK1（P））=P，如 图1.3所示
明文P
加密密钥K1
加密E
密文C
解密密钥K2
解密D
原始明文P
图1.3使用两个密钥的加/解密
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1.2 密码体制
一个密码系统，通常简称为密码体制 （Cryptosystem），由五部分组成（如图1.4所示）： （1）明文空间M，它是全体明文的集合； （2）密文空间C，它是全体密文的集合； （3）密钥空间K，它是全体密钥的集合。其中每 一个密钥K均由加密密钥Ke和解密密钥Kd组成，即K＝ Ke, Kd ； （4）加密算法E，它是一组由M到C的加密变换； （5）解密算法D，它是一组由C到M的解密变换。
种密码体制称为公开密钥密码体制。 根据对明文和密文的处理方式和密钥的使用不
同，可将密码体制分为分组密码体制和序列密 码体制
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1.3 密码分析
主动攻击与被动攻击：对一个保密系统采取截获密
文进行分析的这类攻击方法称为被动攻击(passive attack)。非法入侵者主动干扰系统，采用删除、更 改、增添、重放等方法向系统加入假消息 ，则这种 攻击为主动攻击(active attack)。
所谓数学分析攻击是指密码分析者针对加解密算法的数学 基础和某些密码学特性，通过数学求解的方法来破译密码。
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1.3.2 破译密码的类型
根据密码分析者可利用的数据资源来分 类，可将破译密码的类型分为以下四种：
（1）唯密文攻击（Ciphertext-only attack）
已知：
C1＝EK ( P1 )，C2＝EK ( P2 )，……，Ci＝EK ( Pi )
D ( C )＝P。
先加密后再解密消息，原始的明文将恢复出来，
故有：
D ( E ( P ) )＝P。
精品课件
加密时可以使用一个参数K，称此参数K为加密密钥。 K可以是很多数值里的任意值。密钥K的可能值的范围
叫做密钥空间。加密和解密运算都使用这个密钥，即
运算都依赖于密钥，并用K作为下标表示，加解密函
推导出：
密钥k，或从Ci＋1 ＝EK (Pi＋1 )推出Pi＋1
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其他： （4）自适应选择明文攻击（Adaptive-chosen-
plaintext attack）
（5）选择密文攻击（Chosen-ciphertext attack） （6）选择密钥攻击（Chosen-key attack） （7）软磨硬泡攻击
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习题
1.1 你是如何理解密码学，密码编码学和密码 分析学的？
1.2 什么是主动攻击，什么是被动攻击？ 1.3 攻击密码系统的方法有哪些？ 1.4 根据密码分析的数据来源，可将破译密码
的类型分为哪几种？ 1.5 一个密码体制有哪五部分组成？ 1.6 什么是计算安全？可证明安全？
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（2）部分攻破。敌手没有找到相应的密钥， 但对于给定的密文，敌手能够获得明文的特定 信息。
（3）密文识别。如对于两个给定的不同明文 及其中一个明文的密文，敌手能够识别出该密 文对应于哪个明文，或者能够识别出给定明文 的密文和随机字符串。
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评价密码体制安全性有不同的途径，包括：
无条件安全性
数表达为：
EK（P）=C DK（C）=P 这些函数具有下面的特性：DK（EK（P））=P 如图1.2：
明文P
密钥K 加密E
密文C
密钥K
解密D
原始明文P
图1.2 使用一个密钥的加/解密
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有些算法使用不同的加密密钥和解密密钥，也就
是说加密密钥K1与相应的解密密钥K2不同，在这种情况
下，加密和解密的函数表达式为：
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1、密码学的基本概念 2、密码体制 3、密码分析 4、密码体制的安全性
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密码学的发展历程
著名的密码学者Ron Rivest解释道：“密码学是 关于如何在敌人存在的环境中通讯”
四个发展阶段
古典密码（古代——1949年） 早期对称密码学（1949年——1976年） 现代密码学（1976年——1984年） 可证明安全（1984年——现在）
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1.1密码学基本概念
密码编码学（Cryptography）研究密码编制的 科学
密码分析学（Cryptanalysis）研究密码破译 的科学
密码学（cryptology ）是一门研究密码保护 通信手段的科学，由密码编码学和密码分析学 组成
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1.1密码学基本概念
明文 ：伪装前的原始数据 密文 ：伪装后的数据
推导出：
P1，P2，……，Pi，K或者找出一个算法从Ci＋1 ＝EK (Pi＋1 )推出Pi＋1
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（2）已知明文攻击（Know-plaintext attack）
已知：
P1 ， C1＝EK ( P1 ) ， P2 ， C2＝EK ( P2 ) ，……， Pi ， Ci＝EK ( Pi ) ，
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1.4 密码体制的安全性
一个安全的密码体制应该具有如下几条性质：
（1）从密文恢复明文应该是难的，即使分析者知道 明文空间（如明文是英语）。
（2）从密文计算出明文部分信息应该是难的。 （3）从密文探测出简单却有用的事实应该是难的，
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（1）完全攻破。敌手找到了相应的密钥，从 而可以恢复任意的密文。
密钥 ：参与密码变换的参数
加密 ：伪装的过程 加密算法：用于对数据加密的一组数学变换 解密 ：将密文恢复为明文 解密算法：用于解密的一组数学变换
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明文P
加密E
图1.1 加密和解密
密文C
解密D
原始明文P
通常明文用P表示，密文用C表示。加密函数E 作用于P得到密文C，可以表示为：
E ( P )＝C。 相反地，解密函数D作用于C产生P：
密码分析：密码分析(cryptanalysis)是被动攻击。 在信息的传输和处理过程中，除了意定的接收者外， 还有非授权接收者，他们通过各种办法（如搭线窃听、 电磁窃听、声音窃听等）来窃取信息。他们虽然不知 道系统所用的密钥，但通过分析，可能从截获的密文 中推断出原来的明文，这一过程称为密码分析 。
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攻击者
明
加
密
信
解 密
明
文
算
M 法C
算 道 C 法M
文
Ke 安全信道
Kd
加密密钥
解密密钥
密钥K
图1.4 密码体制
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密码体制的分类
如果一个密码体制的Kd＝Ke，或由其中一个
很容易推出另一个，则称为单密钥密码体制或 对称密码体制或传统密码体制
如果在计算上Kd不能由Ke推出，这样将Ke公开 也不会损害Kd的安全，于是便可将Ke公开，这
推导出：
密钥k，或从Ci＋1 ＝EK (Pi＋1 )推出Pi＋1
（3）选择明文攻击（Chosen-plaintext attack）
已知：
P1 ， C1＝EK ( P1 ) ， P2 ， C2＝EK ( P2 ) ，……， Pi ， Ci＝EK ( Pi ) ，其中P1 ， P2 ，……， Pi是由密码分析者选择的。
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1.3.1 攻击密码系统的方法
密码分析者攻击密码系统的方法主要有以下三种： （1）穷举攻击
所谓穷举攻击是指密码分析者采用依次试遍所有可能的密 钥对所获密文进行解密，直至得到正确的明文.
（2）统计分析攻击
所谓统计分析攻击就是指密码分析者通过分析密文和明文 的统计规律来破译密码。
（3）数学分析攻击
如果密码分析者具有无限的计算能力，密码体制也不能 被攻破，那么这个密码体制就是无条件安全的。
计算安全性
如果攻破一个密码体制的最好的算法用现在或将来可得 到的资源都不能在足够长的时间内破译，这个密码体制被认为在
计算上是安全的。 2^32
可证明安全性
可证明安全性只是说明密码体制的安全与一个问题是 相关的，并没有证明密码体制是安全的，可证明安全性也有时候 被称为归约安全性。
EK1（P）=C DK2（C）=M 函数必须具有的特性是，DK2（EK1（P））=P，如 图1.3所示
明文P
加密密钥K1
加密E
密文C
解密密钥K2
解密D
原始明文P
图1.3使用两个密钥的加/解密
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1.2 密码体制
一个密码系统，通常简称为密码体制 （Cryptosystem），由五部分组成（如图1.4所示）： （1）明文空间M，它是全体明文的集合； （2）密文空间C，它是全体密文的集合； （3）密钥空间K，它是全体密钥的集合。其中每 一个密钥K均由加密密钥Ke和解密密钥Kd组成，即K＝ Ke, Kd ； （4）加密算法E，它是一组由M到C的加密变换； （5）解密算法D，它是一组由C到M的解密变换。
种密码体制称为公开密钥密码体制。 根据对明文和密文的处理方式和密钥的使用不
同，可将密码体制分为分组密码体制和序列密 码体制
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1.3 密码分析
主动攻击与被动攻击：对一个保密系统采取截获密
文进行分析的这类攻击方法称为被动攻击(passive attack)。非法入侵者主动干扰系统，采用删除、更 改、增添、重放等方法向系统加入假消息 ，则这种 攻击为主动攻击(active attack)。
所谓数学分析攻击是指密码分析者针对加解密算法的数学 基础和某些密码学特性，通过数学求解的方法来破译密码。
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1.3.2 破译密码的类型
根据密码分析者可利用的数据资源来分 类，可将破译密码的类型分为以下四种：
（1）唯密文攻击（Ciphertext-only attack）
已知：
C1＝EK ( P1 )，C2＝EK ( P2 )，……，Ci＝EK ( Pi )
D ( C )＝P。
先加密后再解密消息，原始的明文将恢复出来，
故有：
D ( E ( P ) )＝P。
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加密时可以使用一个参数K，称此参数K为加密密钥。 K可以是很多数值里的任意值。密钥K的可能值的范围
叫做密钥空间。加密和解密运算都使用这个密钥，即
运算都依赖于密钥，并用K作为下标表示，加解密函
推导出：
密钥k，或从Ci＋1 ＝EK (Pi＋1 )推出Pi＋1
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其他： （4）自适应选择明文攻击（Adaptive-chosen-
plaintext attack）
（5）选择密文攻击（Chosen-ciphertext attack） （6）选择密钥攻击（Chosen-key attack） （7）软磨硬泡攻击
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1.1 你是如何理解密码学，密码编码学和密码 分析学的？
1.2 什么是主动攻击，什么是被动攻击？ 1.3 攻击密码系统的方法有哪些？ 1.4 根据密码分析的数据来源，可将破译密码
的类型分为哪几种？ 1.5 一个密码体制有哪五部分组成？ 1.6 什么是计算安全？可证明安全？
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（2）部分攻破。敌手没有找到相应的密钥， 但对于给定的密文，敌手能够获得明文的特定 信息。
（3）密文识别。如对于两个给定的不同明文 及其中一个明文的密文，敌手能够识别出该密 文对应于哪个明文，或者能够识别出给定明文 的密文和随机字符串。
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评价密码体制安全性有不同的途径，包括：
无条件安全性
数表达为：
EK（P）=C DK（C）=P 这些函数具有下面的特性：DK（EK（P））=P 如图1.2：
明文P
密钥K 加密E
密文C
密钥K
解密D
原始明文P
图1.2 使用一个密钥的加/解密
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有些算法使用不同的加密密钥和解密密钥，也就
是说加密密钥K1与相应的解密密钥K2不同，在这种情况
下，加密和解密的函数表达式为：