1、密码体制分类及典型算法描述
常见的密码体制
常见的密码体制
常见的密码体制分为两种：私⽤密钥加密技术和公开密钥加密技术，前者是对称加密，后者是⾮对称加密。
1.私⽤密钥加密技术（对称加密）：
加密和解密采⽤相同的密钥，对于具有n个⽤户的系统需要n(n-1)/2个密钥。
在⽤户群不是很⼤的情况下存放，对于⼤⽤户分布式，密钥的分配和保存会成为问题。
DES是对机密信息进⾏加密和验证随机报⽂⼀起发送报⽂摘要来实现。
DES密钥长度为56bit，Triple DES（DES的⼀种变形）将56bit的密钥长度的算法对实现信息进⾏3次加密，是长度达到了112bit。
对称加密系统仅能⽤于对数据进⾏加解密处理，提供数据的机密性，不能⽤于数字签名。
2.公开密钥加密技术（⾮对称加密）：
加密和解密相对独⽴，分别⽤两种不同的密钥，公钥向公众公开，谁都可以使⽤，私钥只有解密⼈知道，公钥⽆法⽤于解密。
RSA算法就是典型的⾮对称加密。
公钥⽅便实现数字签名和验证，但算法复杂，效率低。
对于n个⽤户的系统，仅需要2n个密钥，公钥加密提供⼀下功能：
A.机密性
B.确认性
C.数据完整性
D.不可抵赖性
DES中明⽂按64位进⾏分组，密钥事实上是56位参与DES运算（64为只⽤56为具有较⾼的安全性，第8,16,24,32,40,48,56,64位⽤于校验位）。
分组后的明⽂组和56位的密钥按位交替或交换的⽅法形成密⽂组的加密⽅法。
⼊⼝参数有三个：key（密钥）、data（加解密的数据）、mode（⼯作模式）。
mode有两种，加密模式和解密模式，对应key的加密和解密过程。
客户端和服务端都需要保存key不泄露。
典型密码算法
14
m1 m2…………m64
初始置换
Round1
K1
迭 代
： ： ：
16
圈
Round16
K16
逆初始置换
C1 C2……C64
DES加密框图
15
二 圈函数
DES算法的第 i(i=1,2, … ,15) 圈加密结构图
圈变换的数学描述如下: Li-1 (32位) Ri-1 (32位)
Li=Ri-1
F
Ri=Li-1 F(Ri-1, Ki)
8
5、典型的密码算法
序列密码：RC4、A5、E0； 分组密码：AES、DES、IDEA； 公钥密码：RSA、ECC； HASH函数：MD5、SHA-1；
9
DES分组密码算法
(Data Encipher Standard)
DES算法概述 圈函数 密钥生成算法
10
一、DES算法概述
DES算法是迭代型分组密码算法。 基本参数:
3 0 1 10 13 00 06 09 08 07 0 4 15 14 0 3 11 05 0 2 12
0 0 7 13 14 03 00 06 0 9 10 01 02 08 0 5 11 12 0 4 15
S4
1 2
13 0 8 11 05 0 6 15 00 03 04 07 0 2 12 0 1 10 14 09 10 06 09 0 0 12 11 0 7 13 15 01 0 3 14 05 02 08 04
b6
b1 b 2 b 3 b 4 b5 b6
行:b1 b6 =112=3
1100112
列:b2b3b4b5=10012=9
即: S6 (1100112)=11102
密码学——密码学概述
1.1信息安全■Alvin 丁。
＜11。
「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草，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，就没有龛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, 杷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钢基础设施，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巳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口艮在政治，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。
分组密码体制
两个基本设计方法
由于对称分组密码的缺点是不善于隐藏明文的 统计特性，因而对“统计分析”攻击方式的抵御能 力不强，故Shannon提出了两个抵抗“统计分析” 的方法：混淆和扩散。
◆混淆：目的是为了隐藏明文和密文之间的关系，增加密 钥和密文之间关系的复杂性。可以使用“代替”的方法 来实现。
◆扩散：目的是让密文没有统计特征，也就是将明文中的 统计信息散布到整个密文中，增加密文与明文之间关系 的复杂性，以挫败推测出密钥的尝试。可以使用“置换” 的方法来实现。
对于给定的64位的明文p，通过初始置换IP获得64位的 p320，位并记将为pR00分，为即左p0右=I两P(部p)=分L，0R前0。面IP32置位换记如为图L所0，示后。面
置换表中的数字1～64代表的仅仅是明文 分组中元素所处的位置，而非元素的值！
• 第四步：初始逆置换IP-1 应用初始逆置换IP-1对最后一轮迭代之后得到 的R16L16进行置换，得到密文C。
• 分组加密算法本质上体现了n位明文分组和n位密文分组的一一 映射。
• 分组大小n的选择
1“）统如计果分n较析一码小”般，，方的不则法，同得的对变到攻于换的击的n明。位总文分数空组为间的(和2对n密)!称，文分也空组就间密是有限，容易受到 2）如果n充说分，大密，钥则的由个于数得为到(的2n明)!个文。空间和密文空间足够大， 明文的统计特征将被掩盖，可以抵抗“统计分析”方法的攻击 ；但同时也将导致密钥数目的急剧增加和密钥空间的急剧增大 ，这会给密钥的分配、管理和存储带来很大的困难。
Feistel 密码结构
DES算法的整体结构 ——Feistel密码结构
• 每一轮的迭代算法 加密：对于每一轮 i=1,2,...,n,新 的左右部分根据如下规则重新
现代密码学总结
现代密码学总结现代密码学总结第⼀讲绪论1、密码学是保障信息安全的核⼼2、安全服务包括：机密性、完整性、认证性、不可否认性、可⽤性3、⼀个密码体制或密码系统是指由明⽂（m或p）、密⽂（c）、密钥（k）、加密算法（E）和解密算法（D）组成的五元组。
4、现代密码学分类：（1）对称密码体制：（⼜称为秘密密钥密码体制，单钥密码体制或传统密码体制）密钥完全保密；加解密密钥相同；典型算法：DES、3DES、AES、IDEA、RC4、A5 （2）⾮对称密码体制：（⼜称为双钥密码体制或公开密钥密码体制）典型算法：RSA、ECC第⼆讲古典密码学1、代换密码：古典密码中⽤到的最基本的处理技巧。
将明⽂中的⼀个字母由其它字母、数字或符号替代的⼀种⽅法。
（1）凯撒密码：c = E(p) = (p + k) mod (26)p = D(c) = (c –k) mod (26)（2）仿射密码：明⽂p ∈Z26，密⽂c ∈Z26 ，密钥k=(a,b)ap+b = c mod (26)（3）单表代换、多表代换Hill密码：（多表代换的⼀种）——明⽂p ∈(Z26)m，密⽂c ∈(Z26)m，密钥K ∈{定义在Z26上m*m的可逆矩阵}——加密 c = p * K mod 26解密p = c * K-1 mod 26Vigenere密码：查表解答（4）转轮密码机：2、置换密码：将明⽂字符按照某种规律重新排列⽽形成密⽂的过程列置换，周期置换3、密码分析：（1）统计分析法：移位密码、仿射密码和单表代换密码都没有破坏明⽂的频率统计规律，可以直接⽤统计分析法（2）重合指数法完全随机的⽂本CI=0.0385，⼀个有意义的英⽂⽂本CI=0.065实际使⽤CI 的估计值CI ’：L ：密⽂长。
fi ：密⽂符号i 发⽣的数⽬。
第三讲密码学基础第⼀部分密码学的信息论基础1、 Shannon 的保密通信系统模型（1）对称密码体制（2）（3）⼀个密码体制是⼀个六元组：（P , C, K 1, K 2, E, D )P--明⽂空间C--密⽂空间K 1 --加密密钥空间 K 2--解密密钥空间E --加密变换D --解密变换对任⼀k ∈K 1,都能找到k’∈K 2，使得D k’ (E k (m ))=m ，?m ∈M.2、熵和⽆条件保密（1）设随机变量X={xi | i=1,2,…,n}, xi 出现的概率为Pr(xi) ≧0, 且, 则X 的不确定性或熵定义为熵H(X)表⽰集X 中出现⼀个事件平均所需的信息量(观察前)；或集X 中每出现⼀个事件平均所给出的信息量(观测后).（2）设X={x i |i=1,2,…,n}, x i 出现的概率为p (x i ) ≥0，且∑i=1,…,n p (x i )=1;0 )(1log )()(≥=∑ii ai x p x p X HY={y i |i=1,2,…,m}, y i 出现的概率为p (y i ) ≥0，且∑i=1,…,m p (y i )=1; 则集X 相对于集Y 的条件熵定义为（3） X 视为⼀个系统的输⼊空间，Y 视为系统的输出空间，通常将条件熵H (X|Y)称作含糊度，X 和Y 之间的平均互信息定义为：I (X,Y)=H (X)-H (X|Y) 表⽰X 熵减少量。
信息安全导论(4-2 密码基础-对称密码)(1)
例如：输入101100，行“10”＝2，列“0110”＝6 输出2，即0010 例如：输入111001，行“11”＝3，列“1100”＝12 输出10，即1010
22
分组密码的轮函数
P置换：长度为32比特串C=C1C2C3C4C5C6C7C8,
P置换 16 29 1 5 2 32 19 22 7 12 15 18 8 27 13 11 20 28 23 31 24 3 30 4 21 17 26 10 14 9 6 25
3
典型的分组密码算法—DES
DES的历史
1971年，IBM，由Horst Feistel领导的密 码研究项目组研究出LUCIFER算法，并应 用于商业领域 1973年美国标准局征求标准，IBM提交结 果，之后被选为数据加密标准
4
分组密码的例子——DES
DES是1975年被美国联邦政府确定为 非敏感信息的加密标准，它利用64比特 长度的密钥K来加密长度为64比特的明 文，得到64比特长的密文 1997年，由于计算机技术迅速发展， DES的密钥长度已经太短，NIST建议 停止使用DES算法作为标准. 目前，二 重DES和三重DES仍然广泛使用
3.对比特串R16L16使用逆置换IP-1得到密文C，即 C=IP-1 (R16L16)。
IP-1 40 39 38 37 36 35 34 33 8 7 6 5 4 3 2 1 48 47 46 45 44 43 42 41 16 15 14 13 12 11 10 9 56 55 54 53 52 51 50 49 24 23 22 21 20 19 18 17 64 63 62 61 60 59 58 57 32 31 30 29 28 27 26 25
信息安全概论第四章公钥密码体制
14
Diffie-Hellman密钥交换算法 密钥交换算法
Diffie和Hellman在其里程碑意义的文章中， 虽然给出了密码的思想，但是没有给出真正意 义上的公钥密码实例，也既没能找出一个真正 带陷门的单向函数 然而，他们给出单向函数的实例，并且基于此 提出Diffie-Hellman密钥交换算法
13
常用的公开密钥算法
公钥算法的种类很多，具有代表性的三种密码： 公钥算法的种类很多，具有代表性的三种密码： 基于整数分解难题（IFP）的算法体制 基于整数分解难题（IFP）的算法体制(RSA) 基于离散对数难题（DLP）算法体制 基于离散对数难题（DLP）算法体制(ElGamal) 基于椭圆曲线离散对数难题（ ECDLP ） 的算法体制 基于椭圆曲线离散对数难题 （ ECDLP） (ECC)
3
4.1 公钥密码体制的基本原理
对称算法的不足
（1）密钥管理量的困难 传统密钥管理：两两分别用一个密钥时， 传统密钥管理：两两分别用一个密钥时，则n个用户需 C(n,2)=n(n-1)/2个密钥 当用户量增大时， 个密钥， 要C(n,2)=n(n-1)/2个密钥，当用户量增大时，密钥空 间急剧增大。 间急剧增大。如: n=100 时， C(100,2)=4,995 n=5000时 n=5000时， C(5000,2)=12,497,500 （2）密钥必须通过某一信道协商，对这个信道的安全 密钥必须通过某一信道协商， 性的要求比正常的传送消息的信道的安全性要高
7
公开密钥密码的重要特性
加密与解密由不同的密钥完成 Y: X: Y = EKU(X) X = DKR(Y) = DKR(EKU(X))
加密: X 解密: Y
知道加密算法,从加密密钥得到解密密钥在计算上 , 是不可行的 两个密钥中任何一个都可以用作加密而另一个用 作解密(不是必须的) X = DKR(EKU(X))
信息安全工程师综合知识大纲考点：密码体制分类
信息安全工程师综合知识大纲考点：密码体制分类【考点分析】：重点掌握。
【考点内容】：根据密钥的特点，密码体制分为私钥和公钥密码体制两种，而介入私钥和公钥之间的密码体制称为混合密码体制。
一、私钥密码体制私钥密码体制又称为对称密码体制，当用户应用这种体制时，消息的发送者和接收者必须事先通过安全渠道交换密钥，以保证发送消息或接收消息时能够有供使用的密钥。
特点：一个密钥（加密和解密使用相同的密钥）。
优点：加解密简单（私钥密码算法处理速度快，常将其用作数据加密处理）。
缺点：密钥分配问题、密钥管理问题、无法认证源。
典型算法：DES、IDEA、AES等。
二、公钥密码体制1976年，W.Diffie和M.E.Hellman发表《密码学新方向》提出公钥密码体制思想。
公钥密码体制又称为非对称密码体制，其基本原理是在加密和解密的过程中使用不同的密钥处理方式，其中，加密密钥可以公开，而只需要把解密密钥安全存放即可。
在安全性方面，密码算法即使公开，由加密密钥推知解密密钥也是计算不可行的。
不适合大数据、明文加密。
特点：双密钥、用公钥推私钥在计算上不可行。
优点：密钥分发方便、密钥保管量少、支持数字签名。
缺点：加密速度慢（密钥有1024位，计算量大，不适合加密大数据）。
原理：发送方甲方和接收方乙方都分别有各自的公钥和私钥，且甲方的公钥加密只能由甲方的私钥解密，乙方同。
双方的公钥是可以共享的，但是私钥只能自己保密，此时，甲方要传输数据给乙方，明显应该使用乙方的公钥来加密，这样，只有使用乙方的私钥才能解密，而乙方的私钥只有乙方才有，保证了数据的保密性，也不用分发解密的密钥。
目前由三种公钥密码体制类型被证明是安全和有效的，即RSA体制，ELGamal体制及椭圆曲线密码体制。
三、混合密码体制混合密码体制利用公钥密码体制分配私钥密码体制的密钥，消息的收发双方共用这个密钥，然后按照私钥密码体制的方式，进行加密和解密运算。
混合密码体制的工作原理：第一步，消息发送者Alice用对称密钥把需要发送的消息加密。
公钥密码体制及典型算法-RSA
公钥密码算法应满足的要求
④ 敌手由B的公开钥PKB求秘密钥SKB在计算 上是不可行的。 ⑤ 敌手由密文c和B的公开钥PKB恢复明文m 在计算上是不可行的。 ⑥ 加、解密次序可换，即 EPKB[DSKB(m)]=DSKB[EPKB(m)] 其中最后一条虽然非常有用，但不是对 所有的算法都作要求。
发方首先用自己的秘密钥SKA对消息m加 密，用于提供数字签字。再用收方的公开钥 PKB第2次加密，表示为 c=EPKB[ESKA[m]] 解密过程为 m=DPKA[DSKB[c]] 即收方先用自己的秘密钥,再用发方的公 开钥对收到的密文两次解密。
23
公钥保密和认证体制
为了要同时实现保密性和确证性，要采用双重加、 解密
20
公钥密码体制认证的原理
以上认证过程中，由于消息是由用户自 己的秘密钥加密的，所以消息不能被他人篡 改，但却能被他人窃听。这是因为任何人都 能用用户的公开钥对消息解密。为了同时提 供认证功能和保密性，可使用双重加、解密。 如下图所示。
21
公钥密码体制的认证、保密框图
22
公钥密码体制认证的原理
18
公钥密码体制认证的原理
因为从m得到c是经过A的秘密钥SKA加 密，只有A才能做到。因此c可当做A对m的 数字签字。 另一方面，任何人只要得不到A的秘密 钥SKA就不能篡改m，所以以上过程获得了 对消息来源和消息完整性的认证。
19
公钥密码体制认证的原理
在实际应用中，特别是用户数目很多时，以 上认证方法需要很大的存储空间，因为每个文件都 必须以明文形式存储以方便实际使用，同时还必须 存储每个文件被加密后的密文形式即数字签字，以 便在有争议时用来认证文件的来源和内容。改进的 方法是减小文件的数字签字的大小，即先将文件经 过一个函数压缩成长度较小的比特串，得到的比特 串称为认证符。 认证符具有这样一个性质：如果保持认证符的 值不变而修改文件这在计算上是不可行的。用发送 者的秘密钥对认证符加密，加密后的结果为原文件 的数字签字。
计算机安全-密码学(1)
18
3 基本概念－密码算法分类
• 公开密钥密码: 大部分是分组密码 每次对一块数据加密,数字签名,身份认证 RSA,ECC,ElGamal,DSA 加密解密速度慢
2010-12-4
Copyright Liu Peishun
19
3 基本概念－密码分析
在未知密钥的前提下，从密文恢复出明文、 或者推导出密钥 对密码进行分析的尝试称为攻击 攻击方法分类（根据已知信息量的多少）
Copyright Liu Peishun
12
3 基本概念：密码体制
密码体制：它是一个五元组（M,C,K,E,D)满足条件： （1）M是可能明文的有限集；（明文空间） （2）C是可能密文的有限集；（密文空间） （3）K是一切可能密钥构成的有限集；(密钥空间) *（4）任意k∈ K,有一个加密算法 ek : M → C 和相应的 解密算法dk : C →M ，使得 dk ∈D 和 ek ∈ E 分别为加密解密函数，满足dk(ek(x))=x, 这里 x ∈P。
2010-12-4
Copyright Liu Peishun
8
3 基本概念
密码学(Cryptology): 是研究信息系统安全保 密的科学.
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(Cryptanalytics):主要研究加密消息的 破译或消息的伪造.
2010-12-4
Copyright Liu Peishun
10
3 基本概念：加解密过程示意图
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).
03 常见密码体制
3
3.1.1 换位（置换）密码
置换法又称换位法。 在置换密码中，明文和密文的字母保持相同，但 顺序被打乱了。即它把明文中的字母重新排列， 本身不变，但位置变了。如：把明文中的字母的 顺序倒过来写，然后以固定长度的字母组发送或 记录。 明文：computer systems
4
密文：sm etsy sretupmoc
29
DES是IBM公司提供的密码算法，1977 年7月15日，美国国家标准局NBS宣布接 受这个建议，作为联邦信息处理标准46 号，数据加密标准DES正式颁布，供商 业界和非国防性政府部门使用。
30
1979年，美国银行协会批准使用 1980年，美国国家标准局（ANSI）赞同 DES作为私人使用的标准,称之为DEA （ANSI X.392） 1983年，国际化标准组织ISO赞同DES作 为国际标准，称之为DEA-1 该标准规定每五年审查一次
1
第二部分 密码学基础
第2章 密码学基础
第3章 常见密码体制 第4章 数字签名技术 第5章 密钥管理技术
基本概念 小结
密码学的发展可以分为三个阶段： 第一个阶段：古代加密法(隐写术、黑帮行话) 第二个阶段：传统密码学阶段(手工或机械变换) 第三个阶段：计算机密码学阶段 明文（Plaintext）：消息的初始形式； 密文（CypherText）：加密后的形式 明文记为P或M，且为字符序列，P=[P1,P2,…,Pn] 密文记为C, C=[C1,C2,…,Cn] 明文和密文之间的变换记为 C=E(P)及P=D(C) 其中：C表示密文，E为加密算法； P表示明文，D为解密算法 要求密码系统满足：P=D(E(P))
1 2 3 4 E N G I N E E R I N G
明 文
密码学
1.密码体制分类：1）对称密码体制（密钥必须完全保密、加密与解密密钥相同，或可由其中一个很容易推出另一个，又称秘密密钥、单钥、传统密码体制，包括分组密码和序列密码）优点：加解密速度较快，有很高的数据吞吐率；使用的密钥相对较短；密文的长度与明文长度相同；缺点：密钥分发需要安全通道；密钥量大，难于管理；难以解决不可否认问题。
2）非对称密码体制（使用两个密钥，一个是对外公开的公钥，一个是必须保密的私钥，不能由公钥推出私钥，又称双钥或公开密钥密码体制）优点：密钥的分发相对容易；密钥管理简单；可以有效地实现数字签名。
缺点：与对称密码体制相比，非对称密码体制加解密速度较慢；同等安全强度下，非对称密码体制要求的密钥位数要多一些；密文的长度往往大于明文长度。
2.AES与DES对比：1）相似处：二者的圈（轮）函数都是由3层构成：非线性层、线性混合层、子密钥异或，只是顺序不同；AES的子密钥异或对应于DES中S盒之前的子密钥异或；AES的列混合运算的目的是让不同的字节相互影响，而DES中F函数的输出与左边一半数据相加也有类似的效果；AES的非线性运算是字节代换，对应于DES中唯一的非线性运算S盒；行移位运算保证了每一行的字节不仅仅影响其它行对应的字节，而且影响其他行所有的字节，这与DES中置换P相似。
2）不同之处：AES的密钥长度（128位192位256位）是可变的，而DES的密钥长度固定为56位；DES是面向比特的运算，AES是面向字节的运算；AES的加密运算和解密运算不一致，因而加密器不能同时用作解密器，DES 则无此限制。
3.Hash函数：也称散列、哈希、杂凑函数等，是一个从消息空间到像空间的不可逆映射；可将任意长度的输入经过变换得到固定长度的输出；是一种具有压缩特性的单向函数。
性质：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）较容易，用硬件和软件均可实现4）单向性5）抗弱碰撞性6）抗强碰撞性应用：数字签名；生成程序或者文档的数字指纹；用于安全传输和存储口令特点：1）输入数字串与输出数字串具有唯一的对应关系;输入数字串中2）任何变化会导致输出数字串也发生变化;从输出数字串不能够反求出输入数字串。
简述密码体制的分类方法
简述密码体制的分类方法密码体制的分类方法主要有以下几种：1. 对称密码体制（Symmetric Cryptography）：也称为传统密码体制，加密和解密使用相同的密钥。
常见的对称密码算法有DES、AES等。
对称密码的优点是运算速度快，缺点是密钥管理困难，需要安全地分发和保存密钥。
2. 非对称密码体制（Asymmetric Cryptography）：也称为公钥密码体制，加密和解密使用不同的密钥。
公钥用于加密，私钥用于解密。
常见的非对称密码算法有RSA、DSA等。
非对称密码的优点是密钥管理方便，缺点是运算速度慢。
3. 散列函数（Hash Function）：散列函数将输入的任意长度的数据映射为固定长度的输出，常用于数据的完整性验证和密码存储。
常见的散列算法有MD5、SHA-1、SHA-256等。
4. 消息认证码（Message Authentication Code）：消息认证码通过对消息进行加密并附加校验值（MAC）来实现消息的完整性和认证。
常见的MAC算法有HMAC、CMAC等。
5. 数字签名（Digital Signature）：数字签名用于确认消息的发送者身份和保证消息的完整性和不可抵赖性。
常见的数字签名算法有RSA、DSA等。
6. 公钥基础设施（Public Key Infrastructure，PKI）：PKI是一种基于非对称密码体制的密码体系，通过证书颁发机构（Certification Authority，CA）对公钥进行认证和管理，从而实现安全的交流和身份验证。
这些分类方法根据密码体制的特点和用途来进行划分，每种密码体制都有不同的应用场景和安全特性，根据具体的需求选择合适的密码体制可以保证信息的安全与可靠性。
密码学概述
在第二次世界大战中，密码的应用与破译成为影响战争 胜负的一个重要因素。如，1940年太平洋战争中，美军破 译了日军所使用的密钥；在后来的中途岛海战中，日军再 次使用了同样的密钥，电报被美军截获后成功破译，使得 其海军大将的座机被击落。
明文 hello world
密钥：K=5 密文 mjqqt btwqi
解密算法：(C-K) mod 26
22
3. 密码系统数学模型
发送信息的一方使用密钥K加密明文M，通过加密 算法得到密文C，即C = EK（M）；接收信息的一 方使用密钥K’解密密文C，通过解密算法得到明文 M，即M = DK’ ( C )；K与K’可能相等，也可能不等 ，具体取决于所采用的密码体制。
21
3. 密码系统数学模型
例如：恺撒密码体制
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
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
加密算法：(M+K) mod 26
两个分支：是既相互对立，又相互依存的科学。
16
2. 密码系统构成
密码系统主要包括以下几个基本要素：明文、密文、加密算法 、解密算法和密钥。
明文（plaintext）：希望得到保密的原始信息。
密文（ciphertext）：明文经过密码变换后的消息。
加密（encryption）：由明文变换为密文的过程。 解密（decryption）：从密文恢复出明文的过程。
【软考继续教育-应用密码学】05古典密码1
例:
设(a,b)＝（7，3） 7-1=15,
E (7,3) (x) =(7x+3)mod 26
D (7,3) (y) =15(y-3)mod 26 =(15y-19)mod 26
例:
若加密明文：hot，首先转换字母h,o,t成为数字 7,14,19。
古典密码-1
几种典型的单表密码体制 单表密码的统计分析
1.几种典型的单表密码体制
单表密码体制： 如果明文中不同的位置的同一明文字母 在密文中对应的密文字母相同,则称其为单 表密码体制。 代表性的单表密码
移位（shift ）或加法密码、 乘数（multiplicative)或乘法密码 仿射（affine ) 密码 密钥短语（Key Word)密码 多项式（Polynomial)密码
加法密码分析
给定加密的消息: tlla tl hmaly aol kpuuly
如果加解密算法已知，可能尝试的密钥只有25个 (不包括0) 通过强力攻击得到明文：meet me after the dinner 密钥是7
加法密码很容易受到唯密文攻击。
乘法密码算法
定义：P=C=Zm， K={a ∈Zm | (a, m)=1}, Ea(x)=ax (mod m) =y ∈C Da (y)=a-1y (mod m) =x ∈P (a-1是a对于m的乘法逆元)
这是一份重要密文, 我们来攻克它…
•
我们假定明文是英文, 加密方式是单表 加密方式.
第一步:确定字母的相对频率
P,Z=E
第二步:考察双字母组合
• 双字母组合ZW在密文中出现最多次 • 按照英语的统计规律, 出现频率最高的双字母是TH • Z猜测其为T，W对应为H
什么是密码体制怎么组成的
什么是密码体制怎么组成的 密码体制是指能完整地解决信息安全中的机密性、数据完整性、认证、⾝份识别、可控性及不可抵赖性等问题中的⼀个或⼏个的⼀个系统。
那么你对密码体制了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是密码体制的内容，希望⼤家喜欢! 密码体制的定义 完成加密和解密的算法。
通常，数据的加密和解密过程是通过密码体制(cipher system) +密钥(keyword)来控制的。
密码体制必须易于使⽤，特别是应当可以在微型计算机使⽤。
密码体制的安全性依赖于密钥的安全性，现代密码学不追求加密算法的保密性，⽽是追求加密算法的完备，即：使攻击者在不知道密钥的情况下，没有办法从算法找到突破⼝。
密码体制的基本模式 通常的密码体制采⽤移位法、代替法和代数⽅法来进⾏加密和解密的变换，可以采⽤⼀种或⼏种⽅法结合的⽅式作为数据变换的基本模式，下⾯举例说明： 移位法也叫置换法。
移位法把明⽂中的字符重新排列，字符本⾝不变但其位置改变了。
例如最简单的例⼦：把⽂中的字母和字符倒过来写。
或将密⽂以固定长度来发送 5791ECNI SYLDIPAT DEVLOBES AHYTIRUC ESATAD** 密码体制的技术分类 密码体制分为私⽤密钥加密技术(对称加密)和公开密钥加密技术(⾮对称加密)。
1、对称密码体制 对称密码体制是⼀种传统密码体制，也称为私钥密码体制。
在对称加密系统中，加密和解密采⽤相同的密钥。
因为加解密密钥相同，需要通信的双⽅必须选择和保存他们共同的密钥，各⽅必须信任对⽅不会将密钥泄密出去，这样就可以实现数据的机密性和完整性。
对于具有n个⽤户的⽹络，需要n(n-1)/2个密钥，在⽤户群不是很⼤的情况下，对称加密系统是有效的。
但是对于⼤型⽹络，当⽤户群很⼤，分布很⼴时，密钥的分配和保存就成了问题。
对机密信息进⾏加密和验证随报⽂⼀起发送报⽂摘要(或散列值)来实现。
⽐较典型的算法有DES(Data Encryption Standard数据加密标准)算法及其变形Triple DES(三重DES)，GDES(⼴义DES);欧洲的IDEA;⽇本的FEAL N、RC5等。
对称加密体制原理、应用、典型算法以及分组密码的工作模式
对称加密体制原理、应用、典型算法以及分组密码工作模式对称加密体制，也称为私钥密码体制，是传统密码体制的一种。
在对称加密系统中，加密和解密都使用相同的密钥。
由于加解密密钥相同，通信双方必须选择和保存共同的密钥，并且各方必须信任对方不会将密钥泄露出去，这样才能保证数据的机密性和完整性。
对称加密体制的应用广泛，包括数据加密、身份认证、数字签名等。
在金融、政府、医疗等领域，对称加密体制也被广泛应用于数据传输和存储。
在数学中，对称加密算法是一类可以用于加密和解密的算法，它的安全性依赖于某些数学难题的求解难度。
对称加密算法有很多种，其中比较典型的包括DES（Data Encryption Standard数据加密标准）算法、AES（Advanced Encryption Standard高级加密标准）算法等。
DES算法的密钥长度为56位，已经被AES算法所取代，AES支持三种长度的密钥：128位、192位、256位。
分组密码是一种对称加密算法，它将明文分成固定长度的组，然后对每一组进行加密。
分组密码的工作模式包括电子密码本模式（ECB）、密码分组链接模式（CBC）、输出反馈模式（OFB）和计数器模式（CTR）。
其中CBC模式是最常用的模式之一，它使用一个初始化向量和每个块的加密结果作为下一个块的输入，这样可以提高加密的安全性。
总的来说，对称加密体制是一种安全可靠的加密方式，可以用于保护数据的机密性和完整性。
然而，由于通信双方必须共享密钥，因此对称加密体制也存在密钥管理和分发的难题。
在实际应用中，对称加密体制通常会与其他加密方式结合使用，以提高整个系统的安全性。
- 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)。
1、密码体制分类及典型算法描述
密码体制分为三类：1、换位与代替密码体质2、序列与分组密码体制3、对称与非对称密钥密码体制。
典型算法描述：
2、试对代替密码和换位密码进行安全性分析。
1.单表代替的优缺点
优点: 明文字符的形态一般将面目全非
缺点: (A) 明文的位置不变; (B) 明文字符相同,则密文字符也相同; 从而导致:
(I) 若明文字符e被加密成密文字符a,则明文中e的出现次数就是密文中字符a的出现次数; (II) 明
文的跟随关系反映在密文之中. 因此,明文字符的统计规律就完全暴露在密文字符的统计规律之中.形态变但位置不变 2. 多表代替的优缺点优点: 只要(1) 多表设计合理,即每行中元互不相同,每列中元互不相同.(这样的表称为拉丁方表) (2) 密钥序列是随机序列即具有等概性和独立性。
这个多表代替就是完全保密的。
等概性:各位置的字符取可能字符的概率相同独立性在其它所有字符都知道时也判断不出未知的字符取哪个的概率更大。
2. 多表代替的优缺点密钥序列是随机序列意味着
1密钥序列不能周期重复
2密钥序列必须与明文序列等长
3这些序列必须在通信前分配完毕
4大量通信时不实用
5分配密钥和存储密钥时安全隐患大。
缺点周期较短时可以实现唯密文攻击。
换位密码的优缺点
优点: 明文字符的位置发生变化;
缺点: (A) 明文字符的形态不变;
从而导致: (I) 密文字符e的出现频次也是明文字符e的出现次
数; 有时直接可破! (如密文字母全相同) 换位密码优缺点总结:
位置变但形态不变. 代替密码优缺点总结: 形态变但位置不变
3、ADFGX密码解密过程分析
1918年第一次世界大战已经接近尾声。
为了挽回日趋不利的局面德军集中了500万人的兵力向协约国发动了猛烈的连续进攻。
采用一种新密码ADFGX密码体制。
该密码用手工加解密费时不多符合战地密码的基本要求。
进行了两次加密有两个密钥一个是代替密钥棋盘密钥一个是换位密钥。
其结果是把前面代替加密形成的代表同一明文字符的两个字母分散开破坏密文的统计规律性。
代替密钥和换位密钥可以按约定随时更换增加破译难度。
得到密文后取得换位密钥将密钥数字依次列出并画出M*(N+1)格子其中M为密文中的字符串数,N为最长字符串中字符个数并将字符串依次竖直写在对应的换位密钥数字下面此时按照以首开始横行依次写下来即得到正确顺序密文再根据代替密钥棋盘密钥找出对应的字母即可解密。
4、试计算（1~25）模26的逆元
2，4，6，8，10，12，13，14，16，18，20，22，24.均无逆元。
1.1； 3.9； 5.21；7.15；9.3；
11.19；15.7；17.23；19.11；21.5；23.17；25.25
5、RC4流密码原理及应用
广泛应用于商业密码产品中一种可变密钥长度的序列密码
6、密码学涉及的数学理论主要有哪些
数论研究整数性质的一个数学分支。
用于密码算法设计。
信息论从概率统计的观点出发研究信息的传输和保密问题。
复杂度理论分析密码算法的复杂度并能确定算法的安全性
7、假设8个人（A~H）之间秘密通信，采用单钥密码体制，密钥如何分配？可采用什么方
法化简密钥分配问题，请简述
8个人的密钥都相同
8、公钥密码体制如何进行保密通信和数字签名应用
采用两个相关密钥将加密和解密能力分开其中一个密钥是公开的称为公开密钥用于加密另一个密钥是为用户专用因而是保密的称为秘密密钥用于解密。
加密和解密能力分开。
多个用户加密的消息只能由一个用户解读用于公共网络中实现保密通信。
只能由一个用户加密消息而使多个用户可以解读可用于认证系统中对消息进行数字签字。
无需事先分配密钥。
9、列举密码学在现实生活中的应用
信息系统的安全与保密问题电子商务、电子政务中的安全和保密问题银行系统、证券系统、保险系统等的安全问题商品、票据、信用卡等的防伪与审核问题
10、请分别用列换位密码和周期换位密码对以下明文进行加密。
P: Let us go Dutch this
time, OK? K: 42513
列换位uesltuotgdhhictmtesiko 周期换位uesltuotgdhhictmtesi0k0o0
11、已知某密码的加密方法为：先用替换密码对明文M加密，再对该结果用维吉尼亚
密码加密得密文C。
若替换密码使用的加密密钥为置换T=（351246），维吉尼亚密码使用的加密密钥为AEF。
假设明文M=“This is plaintext”，求密文。
C=vemaildytophtcmystnqzahj
12、韩信率1500名将士与楚王大将李锋交战。
苦战一场，楚军不敌，败退回营，汉军
也死伤四五百人。
韩信点兵:有兵一队, 若列成三行纵队, 则末行两人; 成五行纵队, 则末行四人; 成七行纵队,则末行六人, 求兵数.
1049人
13、简述你了解的密码破译方式和步骤。
14、设一个3阶的LFSR的特征多项式为f(x)=x3+x2+1，试画出对应的LFSR的结构图，
并推出其能产生的伪随机序列，设初态为100。
f(x)=b3+b2
15、韩信率1500名将士与楚王大将李锋交战。
苦战一场，楚军不敌，败退回营，汉军
也死伤四五百人。
韩信点兵:有兵一队, 若列成三行纵队, 则末行两人; 成五行纵队, 则末行四人; 成七行纵队,则末行六人, 求兵数.
1049人
16、简述你了解的密码破译方式和步骤。
方式唯密文攻击
1.攻击者仅获得一些加密后的密文
已知明文攻击
2.攻击者有一些密文并且知道相对应的明文
选择明文攻击
3.攻击者在开始攻击之前可以选择一些明文并从系统中获得相对应的密文。
选择密文攻击
4.攻击者在开始攻击之前可以选择一些密文并从系统中获得相对应的明文。
步骤
整理分类
5.同一密码体制加密的密文归一类。
统计分析
6.对密文进行单、双、三字母等统计以确定密码编制的方法暴露密码规律。
假设和反证
7. 选在规律性强的地方进行如报头报尾、可能字、大段重复信息作为突破口
17、完成RSA算法，RSA加密p=3,q=11,e=7 ；请写出求公钥和私钥的过程。
设明文
M=5，求密文
设p=3, q=11, n=3*11=33; 参数T={n=33}; φ(n)=(3-1)(11-1)=22; 选择e=7, gcd(7,22)=1; 公钥pk=7; 计算d, ( d*e) mod 22=1; d=19; 私钥sk=19; 密文C=5^7(mod22)=3
18、混乱和扩散是密码设计的一般原则，在很多密码设计中，都采用了代换和置换等
变化来达到混乱和扩散的效果，请列举你所知道的采用了置换的处理思想的密码算法，并说明其在现代分组密码算法设计中的应用。
换位密码列换位密码周期换位密码代替密码单表代替密码多表代替密码如维吉尼亚密码
19、密码学的五元组是什么？简述其各自的含义。
明文——原始信息密文——加密后的信息密钥——加密解密时使用的参数加密算法——将明文转化为密文的算法解密算法——加密算法的逆
20、隐写术的定义是什么
隐写术是关于信息隐藏即不让计划的接收者之外的任何人知道信息的传递事件而不只是信息的内容的一门技巧与科学
21、异或的定义是什么
相同为0不同为1。
二进制中两数相加模二的运算
22、简述对称加密体制与公钥体制的异同与优缺点。
在对称密钥体制中它的加密密钥与解密密钥的密码体制是相同的且收发双方必须共享密钥对称密码的密钥是保密的没有密钥解密就不可行知道算法和若干密文不足以确定密钥。
公钥密码体制中它使用不同的加密密钥和解密密钥且加密密钥是向公众公开的而解密密钥是需要保密的发送方拥有加密或者解密密钥而接收方拥有另一个密钥。
两个密钥之一也是保密的无解密密钥解密不可行知道算法和其中一个密钥以及若干密文不能确定另一个密钥。
优点对称密码技术的优点在于效率高算法简单系统开销小适合加密大量数据。
对称密钥算法具有加密处理简单加解密速度快密钥较短发展历史悠久等优点。
缺点对称密码技术进行安全通信前需要以安全方式进行密钥交换且它的规模复杂。
公钥密钥算法具有加解密速度慢的特点密钥尺寸大发展历史较短等特点。