第三讲 信息加密技术要点
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2018/10/4 计算机网络安全 10
3.1.2
传统密码技术
替代密码就是明文中每一个字符被替换成密文 中的另外一个字符。接收者对密文进行逆替换就恢 复出明文来。替代法加密是用另一个字母表中的字 母替代明文中的字母。在替代法加密体制中，使用 了密钥字母表。它可以由明文字母表构成，也可以 由多个字母表构成。如果是由一个字母表构成的替 代密码，称为单表密码。其替代过程是在明文和密 码字符之间进行一对一的映射。如果是由多个字母 表构成的替代密码，称为多表密码。
2018/10/4 计算机网络安全 4
3.1 概述
加密(encrypt)、解密(decrypt)：用某种方 法伪装数据以隐藏它原貌的过程称为加密；相反 的过程叫解密。 密钥(key)：密钥就是参与加密及解密算法的 关键数据。没有它明文不能变成密文，密文不能 变成明文。 加密密钥 解密密钥 | | 明文 → “加密” → 密文 → “解密” → 明文
计算机网络安全 2
3.1 概述
信息加密技术是保障信息安全的核心技术。 一个数据加密系统包括： 加密算法、明文、密文和密钥。 密钥控制加密和解密过程，一个加密系统的全 部安全性是基于密钥的，而不是基于算法，所 以，密钥管理很重要。
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计算机网络安全
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3.1 概述
数据加密过程就是通过加密系统把原始的 数字数据(明文)，按照加密算法变换成与明文完 全不同的数字数据(密文)的过程。 加密系统：由算法以及所有可能的明文、密 文和密钥组成。 密码算法：密码算法也叫密码(cipher)，适 用于加密和解密的数学函数 (通常情况下，有两 个相关的函数，一个用于加密，一个用于解密 ) 。 明文(plaintext)：未被加密的消息。 密文(ciphertext)：被加密的消息。
第三章 信息加密技术
本章要点：
传统工艺加密方法 DES加密算法和RSA加密算法 计算机网络的加密技术 几个简单加密软件的使用
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计算机网络安全
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第三章 信息加密技术
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
2018/10/4
概述 数据加密标准DES 公开密钥算法 密钥管理 密码分析与攻击 信息加密解密应用实验
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计算机网络安全
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3.1.2
传统密码技术
1、数据表示方法 数据的表示有多种形式，使用最多的是文 字，还有图形、声音、图像等。这些信息在计算 机系统中都是以某种编码的方式来存储的。 传统加密方法的主要应用对象是对文字信息 进行加密解密。 2、替代密码 替代密码（Substitution Cipher）是使用替代 法进行加密所产生的密码。
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3.1.2
传统密码技术
1）单表替代密码 单表替代密码的一种典型方法是凯撒 （Caesar）密码，又叫循环移位密码。它的加密 方法就是把明文中所有字母都用它右边的第 k个 字母替代，并认为 Z 后边又是 A 。这种映射关系 表示为如下函数： F(a)=(a+k) mod n 其中：a表示明文字母；n为字符集中字母个 数；k为密钥。
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3.1.2
传统密码技术
数据加密算法有很多种，密码算法标准化是 信息化社会发展的必然趋势。按照发展进程来分， 经历了古典密码、对称密钥密码和公开密钥密码 阶段。古典密码算法有替代加密、置换加密；对 称加密算法包括DES和AES；非对称加密算法包 括RSA、背包密码、椭圆曲线等。 目前在数据通信中使用最普遍的算法有DES 算法、RSA算法和PGP算法等。
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3.1.1 数据加密技术
(3) 端到端加密是为数据从一端到另一端提供的 加密方式。数据在发送端被加密，在接收端解密， 中间节点处不以明文的形式出现。在端到端加密 中，数据传输单位中除报头外的报文均以密文的 形式贯穿于全部传输过程，只是在发送端和接收 端才有加、解密设备，而在中间任何节点报文均 不解密。 链路加密对用户来说比较容易，使用的密钥 较少，端到端加密比较灵活，对用户可见。在对 链路加密中各节点安全状况不放心的情况下也可 使用端到端加密方式。
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3.1.2
传统密码技术
映射表中，明文字母中在字母表中的相应位 置数为C，（如A=1，B=2，…）形式如下： 设k＝3；对于明文P＝COMPUTE SYSTEMS则 f（C）=（3+3） mod 26=6=F f（O）=（15+3）mod 26=18=R f（M）=（13+3）mod 26=16=P ┆ f（S）=（19+3） mod 26=22=V 所以，密文C= Ek（P） =FRPSXRWHUVBVWHPV。
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3.1.2
传统密码技术
除了凯撒密码，在其他的单表替代法中，有 的字母表被打乱。比如，在字母表中首先排列出 密钥中出现的字母，然后在密钥后面填上剩余的 字母。如密钥是HOW，那么新的字母表就是： HOWABCDEFGIJKLMNPQRSTUVXYZ 这个密钥很短，多数明文字母离开其密文等 价字母，仅有一个或几个位置。若用长的密钥字， 则距离变大，因而便难于判断是何文字密钥。
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3.1.1 数据加密技术
数据加密技术主要分为数据传输加密和 数据存储加密。 数据传输加密技术主要是对传输中的数 据流进行加密，常用的有链路加密、节 点加密和端到端加密三种方式。
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3.1.1 数据加密技术
(1) 链路加密是传输数据仅在物理层上的数据链 路层进行加密，不考虑信源和信宿，它用于保护 通信节点间的数据。接收方是传送路径上的各台 节点机，数据在每台节点机内都要被解密和再加 密，依次进行，直至到达目的地。 (2) 与链路加密类似的节点加密方法是在节点处 采用一个与节点机相连的密码装置，密文在该装 置中被解密并被重新加密，明文不通过节点机， 避免了链路加密节点处易受攻击的缺点。
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传统密码技术
替代密码就是明文中每一个字符被替换成密文 中的另外一个字符。接收者对密文进行逆替换就恢 复出明文来。替代法加密是用另一个字母表中的字 母替代明文中的字母。在替代法加密体制中，使用 了密钥字母表。它可以由明文字母表构成，也可以 由多个字母表构成。如果是由一个字母表构成的替 代密码，称为单表密码。其替代过程是在明文和密 码字符之间进行一对一的映射。如果是由多个字母 表构成的替代密码，称为多表密码。
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3.1 概述
加密(encrypt)、解密(decrypt)：用某种方 法伪装数据以隐藏它原貌的过程称为加密；相反 的过程叫解密。 密钥(key)：密钥就是参与加密及解密算法的 关键数据。没有它明文不能变成密文，密文不能 变成明文。 加密密钥 解密密钥 | | 明文 → “加密” → 密文 → “解密” → 明文
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3.1 概述
信息加密技术是保障信息安全的核心技术。 一个数据加密系统包括： 加密算法、明文、密文和密钥。 密钥控制加密和解密过程，一个加密系统的全 部安全性是基于密钥的，而不是基于算法，所 以，密钥管理很重要。
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3.1 概述
数据加密过程就是通过加密系统把原始的 数字数据(明文)，按照加密算法变换成与明文完 全不同的数字数据(密文)的过程。 加密系统：由算法以及所有可能的明文、密 文和密钥组成。 密码算法：密码算法也叫密码(cipher)，适 用于加密和解密的数学函数 (通常情况下，有两 个相关的函数，一个用于加密，一个用于解密 ) 。 明文(plaintext)：未被加密的消息。 密文(ciphertext)：被加密的消息。
第三章 信息加密技术
本章要点：
传统工艺加密方法 DES加密算法和RSA加密算法 计算机网络的加密技术 几个简单加密软件的使用
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第三章 信息加密技术
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
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概述 数据加密标准DES 公开密钥算法 密钥管理 密码分析与攻击 信息加密解密应用实验
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传统密码技术
1、数据表示方法 数据的表示有多种形式，使用最多的是文 字，还有图形、声音、图像等。这些信息在计算 机系统中都是以某种编码的方式来存储的。 传统加密方法的主要应用对象是对文字信息 进行加密解密。 2、替代密码 替代密码（Substitution Cipher）是使用替代 法进行加密所产生的密码。
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传统密码技术
1）单表替代密码 单表替代密码的一种典型方法是凯撒 （Caesar）密码，又叫循环移位密码。它的加密 方法就是把明文中所有字母都用它右边的第 k个 字母替代，并认为 Z 后边又是 A 。这种映射关系 表示为如下函数： F(a)=(a+k) mod n 其中：a表示明文字母；n为字符集中字母个 数；k为密钥。
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传统密码技术
数据加密算法有很多种，密码算法标准化是 信息化社会发展的必然趋势。按照发展进程来分， 经历了古典密码、对称密钥密码和公开密钥密码 阶段。古典密码算法有替代加密、置换加密；对 称加密算法包括DES和AES；非对称加密算法包 括RSA、背包密码、椭圆曲线等。 目前在数据通信中使用最普遍的算法有DES 算法、RSA算法和PGP算法等。
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3.1.1 数据加密技术
(3) 端到端加密是为数据从一端到另一端提供的 加密方式。数据在发送端被加密，在接收端解密， 中间节点处不以明文的形式出现。在端到端加密 中，数据传输单位中除报头外的报文均以密文的 形式贯穿于全部传输过程，只是在发送端和接收 端才有加、解密设备，而在中间任何节点报文均 不解密。 链路加密对用户来说比较容易，使用的密钥 较少，端到端加密比较灵活，对用户可见。在对 链路加密中各节点安全状况不放心的情况下也可 使用端到端加密方式。
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3.1.2
传统密码技术
映射表中，明文字母中在字母表中的相应位 置数为C，（如A=1，B=2，…）形式如下： 设k＝3；对于明文P＝COMPUTE SYSTEMS则 f（C）=（3+3） mod 26=6=F f（O）=（15+3）mod 26=18=R f（M）=（13+3）mod 26=16=P ┆ f（S）=（19+3） mod 26=22=V 所以，密文C= Ek（P） =FRPSXRWHUVBVWHPV。
2018/10/4 计算机网络安全 13
3.1.2
传统密码技术
除了凯撒密码，在其他的单表替代法中，有 的字母表被打乱。比如，在字母表中首先排列出 密钥中出现的字母，然后在密钥后面填上剩余的 字母。如密钥是HOW，那么新的字母表就是： HOWABCDEFGIJKLMNPQRSTUVXYZ 这个密钥很短，多数明文字母离开其密文等 价字母，仅有一个或几个位置。若用长的密钥字， 则距离变大，因而便难于判断是何文字密钥。
2018/10/4 计算机网络安全 5
3.1.1 数据加密技术
数据加密技术主要分为数据传输加密和 数据存储加密。 数据传输加密技术主要是对传输中的数 据流进行加密，常用的有链路加密、节 点加密和端到端加密三种方式。
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3.1.1 数据加密技术
(1) 链路加密是传输数据仅在物理层上的数据链 路层进行加密，不考虑信源和信宿，它用于保护 通信节点间的数据。接收方是传送路径上的各台 节点机，数据在每台节点机内都要被解密和再加 密，依次进行，直至到达目的地。 (2) 与链路加密类似的节点加密方法是在节点处 采用一个与节点机相连的密码装置，密文在该装 置中被解密并被重新加密，明文不通过节点机， 避免了链路加密节点处易受攻击的缺点。