上海交大密码学课件--第一讲：密码学与计算机安全

21.小结
讨论了:
安全需求, 加密是一种关键技术 安全服务, 攻击,
密码学的几个概念

OK THANKS
完整性 消息伪造（fabrication - of info）攻击认证性（attacks authentication ）
6.主动攻击与被动攻击 Passive vs Active Attacks
7.对安全威胁反应
确定关键对象 (资产)
评估所面临的威胁 确立合适的对策
执行实施对策
密码理论与实践
上海交通大学信息安全工程学院
郑东
参考书：
密码编码学与网络安全－原理与实践
（Cryptography and network security Willianm Stallings ） 张焕国等译 密码学－密码算法与协议 郑东，李祥学，黄征 编箸 现代密码学－理论与实践（Ｍodern Cryptography）Ｗenbo Mao 著
解密理论的学科
14.记号
Encryption 把明文变成密文的加密函数 C = EK(P) Decryption 把密文变成明文的加密函数 P = EK-1(C)
key –用于加密或解密的秘密参数, 选自密
钥空间 K 一般情况下，可以把密码系统理解成可 逆的密码算法、密钥空间，即
12.密码学导引
密码学是一门研究秘密信息的隐写技术
的学科 密码学技术可以使消息的内容对(除发送 者和接收者以外)的所有人保密. 可以使接收者验证消息的正确性 是解决计算机与通信安全问题重要技术 之一.
13.基本术语-basic terminology
密码技术（Cryptography）—把可理解
----分组密码,-----流密码 公钥加密算法(public-key encryption algorithms) 数字签名算法(digital signature algorithms ) 哈希函数（hash functions）
16.私钥(对称)加密算法
17.对称密码算法
在对成密码算法中,发送者与接收者使用
5 x 1018 years
20.无条件安全与计算安全
无条件安全（unconditional security） 由于密文没有泄露足够多的明文信息，无论 计算能力有多大，都无法由密文唯一确定明 文。
计算安全（computational security ）
----在有限的计算资源条件下，密文不能破解。 （如破解的时间超过地球的年龄）
编码（encipher /encode）--把明文变为
密文的过程 译码（decipher /decode)—把密文变为明 文的过程 密码分析（cryptanalysis /codebreaking)
在没有密钥的情况下，破解密文的原理与方
法.
密码学（cryptology ）--包括加密理论与
密码学—关键的技术之一
8.安全模型-通信

9.安全模型-通信（续）
上述模型的要求:
设计一个安全变换的算法
生成变换算法的秘密信息
设计分配秘密信息的方案
指定一个协议，使得通信主体能够使用
变换算法和秘密信息，提供安全服务
10.安全模型-Computers
11.安全模型-Computers
加密算法：EK; K in K : P -> C
及唯一逆算法：
P = EK-1; K in K : C -> P 通常密码系统是公开的， 只有密钥是秘 密信息
15.密码学算法的分类
密码学算法大致分为:
私钥加密算法(private-key encryption algorithms )
55% 工作人员的错误 10% 不满的员工
10% 不诚实的员工
10% 外部入侵
其它灾害 (火灾,洪水等)
5.几种攻击
侦听(interception) – 中途窃听,攻击机密性
服务中断(interruption) – 攻击可用性 信息篡改（modification - of info） -攻击
3.安全机制
人员 –访问管理, 生物测定
物理 –综合访问控制
管理 –安全教育 网络-加密、配置控制 S/W & O/S --Testing, Evaluation,
Certification H/W --TCB, Tamper-proof, Encryption
安全威胁
来源与以下几方面
----知道一些明文/密文对 ----利用已知的明文密文对进行攻击
选择明文攻击（chosen plaintext ）
----能够选择明文并得到响应的密文----利用 算法的结构进行攻击 选择密文攻击（chosen ciphertext ） ----能够选择密文并得到对应的明文 ----利用对算法结构的知识进行攻击
的消息变换成不可理解消息，同时又可 恢复原消息的方法和原理的一门科学或 艺术。 明文（plaintext ）--变换前的原始消息 密文（ciphertext） --变换后的消息 密码（cipher ）--用于改变消息的替换或 变换算法 密钥（key ）--用于密码变换的，只有发 送者或接收者拥有的秘密消息
2. 安全服务要求
信息机密性-confidentiality 消息认证(鉴别)-authentication
----保护消息源的正确性 完整性 -integrity ----保护信息的完整性 不可否认性- nonrepudiation 身份鉴别-user identification 访问控制-access control ----控制对信息源的访问 有效性-avilability ----保证信息的传输
假设的时间表:
Key size(bits)
32
Time (1us/test) Time(1us/10^6te st) 35.8mins 2.15 msec 6.4days
1140yeas
40
56
550 msec
10.0 hours
64
128
~5பைடு நூலகம்0000yeas
5*10^24yeas
107 days
要求（using this model requires us to: ） 需要合适的网关识别用户 （select appropriate
gatekeeper functions to identify users ） 实施安全控制保证只有授权用户才能访问指定 大信息或资源（implement security controls to ensure only authorised users access designated information or resources ） 可信的计算机系统能够实施这种系统（trusted computer systems can be used to implement this model ）
密码分析（续）
选择明文-密文对攻击（chosen plaintext-
ciphertext ） ----能够选择明文并得到对应的密文或选择 密文并得到对应的明文 ----利用对算法结构的了解进行攻击
19. 1-穷密钥搜索
理论上很简单，对每个密钥进行测试 最基本的攻击方法，复杂度有密钥量的大小决定 假设可以对正确的明文能够识别
相同的密钥 所有传统的加密算法都是对称算法
18.密码分析（攻击）
密码分析学是指在没有加密密钥的情况下,
攻击密文的过程 唯密文攻击 (ciphertext only ) --只知道算法与一些密文 --利用统计方法 --需要能够识别明文
18.密码分析（续）
已知明文攻击（known plaintext ）