信息加密和解密
合集下载
相关主题
- 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)。
– 1586年 – 取单词为密钥 – 保密性基本脱离算法本身
• 是多表替换密码
维热纳尔密码
明文：welcome 密钥：SJTUEDU 密文：ONEWSPY
古典密码
• 普莱费尔(Playfair)密码
– 1854年 – 成对加密明文字母
• 是替换密码
– 1915年由弗兰克•穆尔曼破解 – 猜测关键词中字母
古典密码
• 恺撒(Caesar)密码
– 公元前54年 – 按字母表向后位移3位 – 脱离实物，向算法发展 – 仍然部分依赖算法本身 – 容易破解
密钥： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
加密算法 字母＋3＝密文
解密算法 密文－3＝字母
数字证书开始广泛地应用到各个领域之中，目前主要包括：发送安全 电子邮件、访问安全站点、网上招标投标、网上签约、网上订购、安全网 上公文传送、网上缴费、网上缴税、网上炒股、网上购物和网上报关等。
数字信封
数字信封是一种综合运用对称算法、非对称算法、消息摘要算法和数字签名的消 息加密机制。
利用对称加密算法对比较长的消息进行加密，再利用接收者的证书对密钥进行加 密，加密消息和加密密钥一起发送给消息接收者。后者利用自己的私钥对加密密钥解 密得到密钥，接着用密钥对加密消息进行解密得到消息原文。与数字签名一样，消息 的发送者不会涉及任何保密内容，只要知道接收者证书的人都可以向他发送数据信封 封装消息。
数字证书颁发过程一般为：用户首先产生自己的密钥对，并将公共密 钥及部分个人身份信息传送给认证中心。认证中心在核实身份后，将执行 一些必要的步骤，以确信请求确实由用户发送而来。然后，认证中心将发 给用户一个数字证书，该证书内包含用户的个人信息和他的公钥信息，同 时还附有认证中心的签名信息。用户就可以使用自己的数字证书进行相关 的各种活动。
PLAYF P I/J R S D G I/J MC H EB M KNOQT K
U VWX Z U P L AY F
Playfair的破译
统计英文中的双字母频率，找出频率最高的 双字母。例如：re和er在英文中很常见，如果密 文中IG和GI出现的频率很高，那么可以猜测e、i 、r、g这4个字母构成矩阵中的一个矩形。
用类似的频率分析方法就可以破译。
古典密码
• 双轨密码(1861~1865年)
明文：Discrete and System 加密方法：
Dsrtadytm iceensse 密文：Dsrtadytm Iceensse
古典密码
• 小结
– 基于替换的思想 – 安全性依赖密钥的保密 – 能有针对性地设计算法
字频统计法破解案例
《福尔摩斯探案》——跳舞的小人
福尔摩斯与跳舞小人
希尔顿最近结婚了，他给福尔摩斯发去了一封信， 信中有一张纸是他在花园中发现的，这张纸是用跳舞的 棒形小人所写的。
两个星期后，又发现有人用粉笔在他的工具间的 门上写下了另外一些小人的信息：
两天以后，又出现了另外的信息：
又过了三天，另一幅小人图出现了：
• 网格加密法
– 1600s
网格加密法
密文：
王先生： 来信收悉，你的盛情难以报答。我已在昨天抵 达广州。秋雨连绵，每天需备伞一把。大约本月 中旬即可返回，再谈。
弟：李明 2001年11月7日
古代加密方法
• 斯巴达手杖(Spartan Scytale)
– 公元前500年 – 本质：置换（顺序变换） – 快速、不易出错
明文：Caesar cipher is a shift substitution 密文：FDHVDU FLSKHU LV D VKLIW
VXEVWLWXWLRQ
古典密码
• 改进的替换密码
– 随机选取替换表，26!≈4×1026种
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
密钥：
f
q
i
s
h
n
c
v
j
t
y
a
u
w
d
r
e
x
l
b
m
z
o
g
k
p
– 穷举破解失效
• 还是单表替换密码
– 字频统计法破解
字频分析
一个长的英文文本中各字母出现的相对概率
常见的双字母组合：TH、HE、IN、ER、RE、AN、ON、EN、AT； 常见的三字母组合：THE、ING、AND、HER、ERE、ENT、THA、NTH、 WAS、ETH、FOR、DTH等。
未来发展
混沌密码：基于非线性动力学系统 量子密码：基于量子物理学 ……
有位美国间谍曾经说过：所需情报的80%完 全可以从电脑数据库、通讯社线路、大学网络、 科学和政府机构网络，以及网络上的数以千计的 论坛来获得。
保障网络信息安全的首要办法是提高保密意 识，不随便向网上传送保密信息，必须传送时要 给信息编制密码实施信息加密，确保在没有密钥 的情况下无法阅读。
非对称算法（asymmetric cipher)
非对称密钥算法加密密钥和解密密钥不相同，从 一个很难推出另一个。又称公开密钥算法（public-key cipher) 。
公开密钥算法用一个密钥进行加密, 而用另一个进行解密。 其中的加密密钥可以公开，又称公开密钥（public key)，简称 公钥。解密密钥必须保密，又称私人密钥（private key) ，简称 私钥。
首先，他猜测小人手中的旗表示单词结束； 其次，他注意到最普通的人是：
=E
LEVER
= NEVER SEVER ……
COM E E L S I E AM HERE ABE SLANEY
AT ELRIGES ELISE PREPARE TO MEET THY GOD
古典密码
• 维吉尼亚(Vigenere)密码
26
kdd
现代密码
• 基于计算机科学的发展
– 不再依赖技巧，而以数学理论为基础 – 安全性完全依赖于严密的数学证明 – 允许引入大量复杂运算 – 高效准确 – 破解代价极高，且极度依赖数学的发展
对称算法（symmetric cipher)
又称传统密码算法（conventional cipher)，就是 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。又称秘密密钥算法或单密钥算 法。
希尔顿将所有这些小人图抄了一份给福尔摩斯。福 尔摩斯花了两天的时间进行了大量的计算，马上发了一 封电报，但两天过去了却没有收到电报的回音，随后收 到希尔顿发来的另外一封信：
第二天，当福尔摩斯到达希尔顿家时，发现他已被 枪杀，他的妻子埃尔茜也受了枪伤并且情况危险。福尔 摩斯问了她几个问题，并让人给附近农场的艾博送去了 一张字条。随后福尔摩斯向警察解释了他是如何解密这 些信息的：
• 安全性有所提高
– 容易更换密钥 – 破解代价更大
• 需要大量密文 • 枚举计算量大 • 同时需要毅力与运气
近代Leabharlann Baidu码
• 迷(ENIGMA)密码
World War II 德国所使用。名称 源自希腊语，意指“不可思议的东西 ” 或 “ 谜 ” 。 Enigma 是 突 破 性 地 结 合机器来进行加密，使得密码更不易 被破解。
为什么要进行数据加密？
用户名：小A 邮箱帐号：xiaoA@sina.com 密码：PW123456
信息 (明文)
加密
处理
某种方法
(加密密钥)
公开信道
(密文) 伪信息
破译者
解密
处理
一定方法
(解密密钥)
信息 (明文)
发送方
接收方
古代加密方法
• 起源：隐写术(Steganography)
– 前440年，古希腊 – 秘密嵌入于公开内容 – 如：隐形墨水、图画、文章…… – 依赖技巧与加密方法的保密
• 复式替换密码
• 1941年由英国破解
近代密码
• 希尔(Hill)密码
– 1929年 – 成组加密明文字母 – 使用矩阵理论
• 多表替换密码
– 数学开始主导
k1 1
c1
,
c2
,,
cd
m1
,
m2
,
md
密文
明文
kd1
k12 kd2
密钥
k1d
mod
数字鉴名
密码技术除了提供信息的加密解密外，还提供对 信息来源的鉴别、保证信息的完整和不可否认等功能， 而这三种功能都是结合数字签名技术来实现的。
数字证书
数字证书是一种权威性的电子文档。它提供了一种在 Internet 上验证 您身份的方式，其作用类似于日常生活中的身份证。它是由一个由权威机 构----CA证书授权(Certificate Authority)中心发行的，人们可以在互联网交 往中用它来识别对方的身份。
• 《国家宝藏2》中提到
实例
密钥： PLAYFAIR IS A DIGRAM CIPHER
P L AYF I/J R S D G MC H EB KNOQT U VWX Z
实例
密钥： PLAYFAIR IS A DIGRAM CIPHER 明文： playfair cipher 分割： pl ay fa ir ci ph er 密文： LA YF PY RS MR AM CD
• 是多表替换密码
维热纳尔密码
明文：welcome 密钥：SJTUEDU 密文：ONEWSPY
古典密码
• 普莱费尔(Playfair)密码
– 1854年 – 成对加密明文字母
• 是替换密码
– 1915年由弗兰克•穆尔曼破解 – 猜测关键词中字母
古典密码
• 恺撒(Caesar)密码
– 公元前54年 – 按字母表向后位移3位 – 脱离实物，向算法发展 – 仍然部分依赖算法本身 – 容易破解
密钥： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
加密算法 字母＋3＝密文
解密算法 密文－3＝字母
数字证书开始广泛地应用到各个领域之中，目前主要包括：发送安全 电子邮件、访问安全站点、网上招标投标、网上签约、网上订购、安全网 上公文传送、网上缴费、网上缴税、网上炒股、网上购物和网上报关等。
数字信封
数字信封是一种综合运用对称算法、非对称算法、消息摘要算法和数字签名的消 息加密机制。
利用对称加密算法对比较长的消息进行加密，再利用接收者的证书对密钥进行加 密，加密消息和加密密钥一起发送给消息接收者。后者利用自己的私钥对加密密钥解 密得到密钥，接着用密钥对加密消息进行解密得到消息原文。与数字签名一样，消息 的发送者不会涉及任何保密内容，只要知道接收者证书的人都可以向他发送数据信封 封装消息。
数字证书颁发过程一般为：用户首先产生自己的密钥对，并将公共密 钥及部分个人身份信息传送给认证中心。认证中心在核实身份后，将执行 一些必要的步骤，以确信请求确实由用户发送而来。然后，认证中心将发 给用户一个数字证书，该证书内包含用户的个人信息和他的公钥信息，同 时还附有认证中心的签名信息。用户就可以使用自己的数字证书进行相关 的各种活动。
PLAYF P I/J R S D G I/J MC H EB M KNOQT K
U VWX Z U P L AY F
Playfair的破译
统计英文中的双字母频率，找出频率最高的 双字母。例如：re和er在英文中很常见，如果密 文中IG和GI出现的频率很高，那么可以猜测e、i 、r、g这4个字母构成矩阵中的一个矩形。
用类似的频率分析方法就可以破译。
古典密码
• 双轨密码(1861~1865年)
明文：Discrete and System 加密方法：
Dsrtadytm iceensse 密文：Dsrtadytm Iceensse
古典密码
• 小结
– 基于替换的思想 – 安全性依赖密钥的保密 – 能有针对性地设计算法
字频统计法破解案例
《福尔摩斯探案》——跳舞的小人
福尔摩斯与跳舞小人
希尔顿最近结婚了，他给福尔摩斯发去了一封信， 信中有一张纸是他在花园中发现的，这张纸是用跳舞的 棒形小人所写的。
两个星期后，又发现有人用粉笔在他的工具间的 门上写下了另外一些小人的信息：
两天以后，又出现了另外的信息：
又过了三天，另一幅小人图出现了：
• 网格加密法
– 1600s
网格加密法
密文：
王先生： 来信收悉，你的盛情难以报答。我已在昨天抵 达广州。秋雨连绵，每天需备伞一把。大约本月 中旬即可返回，再谈。
弟：李明 2001年11月7日
古代加密方法
• 斯巴达手杖(Spartan Scytale)
– 公元前500年 – 本质：置换（顺序变换） – 快速、不易出错
明文：Caesar cipher is a shift substitution 密文：FDHVDU FLSKHU LV D VKLIW
VXEVWLWXWLRQ
古典密码
• 改进的替换密码
– 随机选取替换表，26!≈4×1026种
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
密钥：
f
q
i
s
h
n
c
v
j
t
y
a
u
w
d
r
e
x
l
b
m
z
o
g
k
p
– 穷举破解失效
• 还是单表替换密码
– 字频统计法破解
字频分析
一个长的英文文本中各字母出现的相对概率
常见的双字母组合：TH、HE、IN、ER、RE、AN、ON、EN、AT； 常见的三字母组合：THE、ING、AND、HER、ERE、ENT、THA、NTH、 WAS、ETH、FOR、DTH等。
未来发展
混沌密码：基于非线性动力学系统 量子密码：基于量子物理学 ……
有位美国间谍曾经说过：所需情报的80%完 全可以从电脑数据库、通讯社线路、大学网络、 科学和政府机构网络，以及网络上的数以千计的 论坛来获得。
保障网络信息安全的首要办法是提高保密意 识，不随便向网上传送保密信息，必须传送时要 给信息编制密码实施信息加密，确保在没有密钥 的情况下无法阅读。
非对称算法（asymmetric cipher)
非对称密钥算法加密密钥和解密密钥不相同，从 一个很难推出另一个。又称公开密钥算法（public-key cipher) 。
公开密钥算法用一个密钥进行加密, 而用另一个进行解密。 其中的加密密钥可以公开，又称公开密钥（public key)，简称 公钥。解密密钥必须保密，又称私人密钥（private key) ，简称 私钥。
首先，他猜测小人手中的旗表示单词结束； 其次，他注意到最普通的人是：
=E
LEVER
= NEVER SEVER ……
COM E E L S I E AM HERE ABE SLANEY
AT ELRIGES ELISE PREPARE TO MEET THY GOD
古典密码
• 维吉尼亚(Vigenere)密码
26
kdd
现代密码
• 基于计算机科学的发展
– 不再依赖技巧，而以数学理论为基础 – 安全性完全依赖于严密的数学证明 – 允许引入大量复杂运算 – 高效准确 – 破解代价极高，且极度依赖数学的发展
对称算法（symmetric cipher)
又称传统密码算法（conventional cipher)，就是 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。又称秘密密钥算法或单密钥算 法。
希尔顿将所有这些小人图抄了一份给福尔摩斯。福 尔摩斯花了两天的时间进行了大量的计算，马上发了一 封电报，但两天过去了却没有收到电报的回音，随后收 到希尔顿发来的另外一封信：
第二天，当福尔摩斯到达希尔顿家时，发现他已被 枪杀，他的妻子埃尔茜也受了枪伤并且情况危险。福尔 摩斯问了她几个问题，并让人给附近农场的艾博送去了 一张字条。随后福尔摩斯向警察解释了他是如何解密这 些信息的：
• 安全性有所提高
– 容易更换密钥 – 破解代价更大
• 需要大量密文 • 枚举计算量大 • 同时需要毅力与运气
近代Leabharlann Baidu码
• 迷(ENIGMA)密码
World War II 德国所使用。名称 源自希腊语，意指“不可思议的东西 ” 或 “ 谜 ” 。 Enigma 是 突 破 性 地 结 合机器来进行加密，使得密码更不易 被破解。
为什么要进行数据加密？
用户名：小A 邮箱帐号：xiaoA@sina.com 密码：PW123456
信息 (明文)
加密
处理
某种方法
(加密密钥)
公开信道
(密文) 伪信息
破译者
解密
处理
一定方法
(解密密钥)
信息 (明文)
发送方
接收方
古代加密方法
• 起源：隐写术(Steganography)
– 前440年，古希腊 – 秘密嵌入于公开内容 – 如：隐形墨水、图画、文章…… – 依赖技巧与加密方法的保密
• 复式替换密码
• 1941年由英国破解
近代密码
• 希尔(Hill)密码
– 1929年 – 成组加密明文字母 – 使用矩阵理论
• 多表替换密码
– 数学开始主导
k1 1
c1
,
c2
,,
cd
m1
,
m2
,
md
密文
明文
kd1
k12 kd2
密钥
k1d
mod
数字鉴名
密码技术除了提供信息的加密解密外，还提供对 信息来源的鉴别、保证信息的完整和不可否认等功能， 而这三种功能都是结合数字签名技术来实现的。
数字证书
数字证书是一种权威性的电子文档。它提供了一种在 Internet 上验证 您身份的方式，其作用类似于日常生活中的身份证。它是由一个由权威机 构----CA证书授权(Certificate Authority)中心发行的，人们可以在互联网交 往中用它来识别对方的身份。
• 《国家宝藏2》中提到
实例
密钥： PLAYFAIR IS A DIGRAM CIPHER
P L AYF I/J R S D G MC H EB KNOQT U VWX Z
实例
密钥： PLAYFAIR IS A DIGRAM CIPHER 明文： playfair cipher 分割： pl ay fa ir ci ph er 密文： LA YF PY RS MR AM CD