1-密码学基本概念
密码学在网络安全中的作用与挑战
密码学在网络安全中的作用与挑战随着信息技术的不断发展，网络已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
然而，网络安全问题也逐渐成为人们关注的焦点。
为了保护隐私和保密性，密码学作为一种重要的保护手段在网络安全中起到了至关重要的作用。
本文将探讨密码学在网络安全中的作用以及所面临的挑战。
一、密码学的基本概念密码学是研究如何保护信息安全的学科，其主要目标是设计和实现一些算法和协议，用于保护数据的机密性、完整性和可用性。
其中，机密性是指只有授权的人可以访问和解读数据；完整性是指确保数据在传输过程中不被篡改；可用性是指确保数据在需要时能够正常访问。
二、密码学在网络安全中的作用1. 数据机密性保护密码学通过使用加密算法对敏感数据进行加密，使得未经授权的人无法解密和阅读数据。
比如，当我们在网上购物时，个人信息和银行账户信息往往需要通过加密方式传输，以确保信息不被黑客窃取。
2. 数据完整性保护密码学通过使用数字签名技术来验证数据的完整性，确保数据在传输过程中没有被篡改。
数字签名结合了非对称加密算法和哈希算法，能够对数据进行加密、验证和恢复，有效防止数据被篡改。
这一技术在电子商务、在线游戏等领域得到广泛应用。
3. 身份验证和访问控制密码学还可以通过使用数字证书和加密技术来实现身份验证和访问控制。
比如，在企业网络中，使用数字证书可以确保只有拥有合法数字证书的用户才能登录系统，从而保护系统免受未经授权的访问和攻击。
三、密码学面临的挑战1. 强大的计算能力要求随着科技的进步，计算机的计算能力迅速增强，这也意味着密码学算法需要不断升级以抵御更为强大的攻击。
传统的密码学算法，如DES和RSA，已经逐渐不适应现代计算机环境下的安全需求，而需要发展更加安全和高效的算法。
2. 后量子密码学的挑战量子计算机的出现给密码学带来了前所未有的挑战。
传统的基于整数取模和大数分解的加密算法，在量子计算机的攻击下可能会失效。
因此，后量子密码学成为了当前密码学研究的一个重要方向，旨在研究和设计抵御量子计算机攻击的密码算法。
现代密码学概述
现代密码学概述现代密码学是研究保护信息安全的科学，它使用密码算法来加密和解密数据，以防止未经授权的访问和篡改。
密码学在现代社会中扮演着至关重要的角色，它保证了电子通信、互联网交易和数据存储的安全性。
一、密码学的基本概念和原理1.1 加密和解密在密码学中，加密是将明文转换为密文的过程，而解密则是将密文还原为明文的过程。
加密和解密的过程需要使用特定的密钥和密码算法。
1.2 对称密码和非对称密码对称密码算法使用相同的密钥进行加密和解密，加密和解密的速度较快，但密钥的分发和管理比较困难。
非对称密码算法使用一对密钥，分别用于加密和解密，密钥的管理更为灵活，但加密和解密的速度较慢。
1.3 数字签名和数字证书数字签名是在数字信息中添加的一种类似于手写签名的标识，用于验证数据的完整性和真实性。
数字证书则是由可信的第三方机构颁发的用于验证签名者身份的证书。
二、现代密码学的应用领域2.1 网络安全现代密码学在网络安全中扮演着重要的角色。
它通过对通信数据进行加密，保护用户的隐私和数据的安全，防止信息被窃听、篡改和伪造。
2.2 数据存储密码学被广泛应用于数据存储领域，如数据库加密、文件加密和磁盘加密等。
通过对数据进行加密，即使数据泄露也不会造成重大的损失。
2.3 电子支付现代密码学在电子支付领域也有广泛的应用。
它通过使用数字签名和加密技术，确保支付过程的安全性和可信度，防止支付信息被篡改和伪造。
三、常见的密码学算法3.1 对称密码算法常见的对称密码算法有DES（Data Encryption Standard）、AES （Advanced Encryption Standard）和RC4等。
这些算法在加密和解密的速度上都较快，但密钥的管理较为困难。
3.2 非对称密码算法常见的非对称密码算法有RSA、DSA和ECC等。
这些算法在密钥的管理上更为灵活，但加密和解密的速度较慢。
3.3 哈希函数算法哈希函数算法用于将任意长度的数据转换为固定长度的摘要值。
什么是密码学密码学是研究加密解密和信息安全的学科其中包括密码算法密钥管理和数字签名等内容
什么是密码学密码学是研究加密解密和信息安全的学科其中包括密码算法密钥管理和数字签名等内容密码学是研究加密解密和信息安全的学科，它涵盖了密码算法、密钥管理和数字签名等多个领域。
在信息时代，隐私和信息安全是至关重要的，密码学的发展为保障个人隐私和保护敏感信息提供了重要的技术支持。
1. 密码学的基本概念密码学是一门涉及到加密、解密和信息安全的学科。
其基本目标是通过使用密码算法和密钥来确保传输的数据能够在未授权的情况下保持机密性和完整性。
加密是将明文转换为密文，解密则是将密文转换为明文。
密码学的核心任务就是设计和研究这样的算法，以使加密过程坚不可摧，同时确保只有授权人员可以解密。
2. 密码学的发展历程密码学的历史可以追溯到几千年前的古代。
最早的密码学方法主要是通过替换和重排字母来隐藏信息，如凯撒密码等。
随着科技的进步，密码学进入了现代阶段。
在20世纪，随着计算机的普及，密码学开始应用于电子通信和数据保护领域。
近年来，随着量子计算和人工智能的发展，密码学也面临着新的挑战和机遇。
3. 密码算法密码算法是密码学中的重要组成部分，它确定了明文向密文的转换方式。
常见的密码算法包括对称密钥算法和非对称密钥算法。
对称密钥算法使用相同的密钥进行加密和解密，而非对称密钥算法则使用配对的公钥和私钥进行加密和解密。
常见的对称密钥算法有DES、AES 等，而RSA、ECC等则是常见的非对称密钥算法。
4. 密钥管理密钥管理是密码学中至关重要的环节，它涉及到密钥的生成、分发、存储和撤销等操作。
密钥的选取和安全性直接影响到密码算法的安全性。
密钥应该足够复杂，以增加破解的难度，同时需要确保密钥的安全性，防止密钥被非法获取或篡改。
密钥管理还包括密钥的更新和定期更改，以应对不断进化的安全威胁。
5. 数字签名数字签名是密码学的又一重要应用，它用于验证和保证信息的完整性和真实性。
数字签名包括生成签名、验证签名和签名的存储与分发等过程。
生成签名时，发送方使用私钥对消息进行加密，以确保只有私钥持有人能够生成签名。
网络信息安全-密码学基本概念
密码学基本概念一.学科分类密码术（Cryptology）(1)密码学(Cryptography)研究如何构建强大、有效的加密/解密方法体系的学科(2)密码分析学(Cryptanalysis)研究加密/解密方法体系所存在的弱点，找出破译密码方法的学科二. 基本加密通信模型Alice Bob & Eve 的加密通信：Alice和Bob 要进行通信，而Eve将会截获他们的消息，所以他们使用加密的方法通信1. 基本概念明文(Plaintext)是一组Alice和Bob都能够理解其含义的消息或者数据密文(Cipher text )是一组变换后的数据或消息，它使得非法用户不能理解其中的信息密钥（Key）能控制变化结果的参数信息加密(Encryption)使用一套变换方法，使其输出的密文依赖于输入的明文和加密密钥(eKey)解密(Decryption)使用一套变换方法，使其输出的明文依赖于输入的密文和解密密钥(dKey)用符号表示加密：Cipher text = Encryption (Plaintext, eKey)解密：Plaintext = Decryption (Cipher text, dKey)2. 体系划分以加密密钥和解密密钥的关系来划分为体系：1。
如果加密密钥(eKey)和解密密钥(dKey)相同，或者实质上相同，这样的加密体系称为单钥或对称密钥体系2。
如果加密密钥(eKey)和解密密钥(dKey)不相同，或者很难从其中一个密钥推导出另一个密钥，这样的加密体系称为双钥或非对称密钥体系三. 实例1 对称密钥在经典加密方法中使用两种类型进行变换：(1)换位法(Permutation cipher / Transposition cipher)：明文中的每个字母或符号没有改变，但它们在密文中的位置进行了重新排列。
经典换位加密法(2)替换法(Substitution cipher)：将明文中每个字母、数字、符号按一定规则替换成另外一个符号。
网络安全基础知识密码学与加密技术
网络安全基础知识密码学与加密技术随着互联网的迅猛发展，网络安全问题日益突出。
为了保护个人和组织的信息安全，密码学与加密技术成为网络安全的重要组成部分。
本文将介绍密码学的基本概念，以及常见的加密技术和应用。
一、密码学基础知识密码学是研究信息保密和验证的科学，主要包括加密和解密两个过程。
加密是将明文转化为密文的过程，而解密则是将密文恢复为明文的过程。
密码学基于一系列数学算法和密钥的使用来保证信息的保密性和完整性。
以下是密码学中常见的一些基本概念：1.1 明文与密文明文是指原始的未经加密的信息，而密文则是通过加密算法处理后的信息。
密文具有随机性和不可读性，只有持有正确密钥的人才能解密得到明文。
1.2 密钥密钥是密码学中非常重要的概念，它是加密和解密过程中使用的参数。
密钥可以分为对称密钥和非对称密钥两种类型。
对称密钥加密算法使用相同的密钥进行加解密，而非对称密钥加密算法使用公钥和私钥进行加解密。
1.3 算法密码学中的算法是加密和解密过程中的数学公式和运算规则。
常见的密码学算法包括DES、AES、RSA等。
这些算法在保证信息安全的同时，也需要考虑运算速度和资源消耗等因素。
二、常见的加密技术2.1 对称加密算法对称加密算法是指加密和解密使用相同密钥的算法，也被称为共享密钥加密。
这种算法的特点是运算速度快，但密钥传输和管理较为困难。
常见的对称加密算法有DES、AES等。
2.2 非对称加密算法非对称加密算法是指加密和解密使用不同密钥的算法，也被称为公钥加密。
这种算法的优点是密钥的传输和管理相对简单，但加解密过程相对较慢。
常见的非对称加密算法有RSA、DSA等。
2.3 哈希算法哈希算法是一种将任意长度数据转换为固定长度摘要的算法。
它主要用于验证数据的完整性和一致性。
常见的哈希算法有MD5、SHA-1、SHA-256等。
三、密码学与加密技术的应用3.1 数据加密密码学与加密技术广泛应用于数据加密领域。
通过对敏感数据进行加密，可以防止未经授权的访问和篡改。
密码学基本概念
密码学基本概念
密码学是一门研究保护信息安全的学科，其基本目标是保证信息在传输过程中不被非法获取和篡改。
在密码学中，有一些基本概念需要了解。
1. 密码学基础
密码学基础包括加密、解密、密钥、明文和密文等概念。
加密是将明文转换为密文的过程，解密则是将密文还原为明文的过程。
密钥是用于加密和解密的秘密码，明文是未经过加密的原始信息，密文则是加密后的信息。
2. 对称加密算法
对称加密算法指的是加密和解密时使用同一个密钥的算法，如DES、AES等。
在对称加密算法中，密钥必须保密，否则会被攻击者轻易获取并进行破解。
3. 非对称加密算法
非对称加密算法指的是加密和解密时使用不同密钥的算法，如RSA、DSA等。
在非对称加密算法中，公钥用于加密，私钥用于解密。
公钥可以公开，私钥必须保密，否则会被攻击者轻易获取并进行破解。
4. 数字签名
数字签名是用于保证信息的完整性和真实性的技术。
数字签名使用非对称加密算法，签名者使用私钥对信息进行加密，接收者使用公钥进行验证。
如果验证通过，则说明信息未被篡改过。
5. Hash函数
Hash函数是一种将任意长度的消息压缩成固定长度摘要的函数，常用于数字签名和消息验证。
Hash函数具有不可逆性，即无法通过消息摘要还原出原始数据。
以上就是密码学的基本概念，掌握这些概念对于理解密码学的原理和应用非常重要。
密码学基本概念
密码学基本概念介绍如下：
密码学是研究信息安全与保密技术的学科。
它主要涉及加密和解密，密码学由许多基本概念组成，本文将对其中的一些基本概念进行介绍。
1.密码体系
密码体系是一种用于保护机密信息的系统，它由加密算法、解密算法、密钥生成算法等组成。
2.对称密钥加密
对称密钥加密指的是加密和解密同使用密钥的方式，这种加密方式效率高，但密钥的管理难度大。
3.非对称密钥加密
非对称密钥加密指的是加密和解密使用不同的密钥，其中一个是公钥（公开），另一个是私钥（保密），公钥用于加密，私钥用于解密，这种方式安全性高，但加密和解密效率比较低。
4.数字签名
数字签名是用于确认电子文档或文件的实体身份和文件完整性的一种技术。
它使用非对称密钥加密的方式，可以保证文件在传输过程中的安全，防止被篡改。
5.散列函数
散列函数也称哈希算法，用于将任意长度的数据映射成固定长度的数据串的一种函数式算法。
散列函数通常用于密码学中的消息摘要、数字签名等应用中。
6.加密强度
加密强度是指加密算法的安全强度，也是评估加密算法可靠性的重要指标。
加密强度越高，破解难度越大。
7.密码学攻击
密码学攻击是指黑客和破解者利用漏洞和弱点，通过各种方式对密码系统进行破解和攻击，从而窃取机密信息。
常见的攻击手段包括暴力破解、侧信道攻击、社会工程学攻击等。
总的来说，密码学是信息安全领域中的重要分支，它涵盖了许多重要的概念和技术，如加密算法、解密算法、密钥管理、数字签名等。
要想保护机密信息的安全，必须对密码学的基本概念有所了解，并且了解如何正确使用这些概念和技术，以确保信息的安全和完整性。
密码学基本概念
在密钥Ke的控制下将明文M加密成密文C：
C＝E(M, Ke ) 而解密算法D在密钥Kd的控制下将密文解出 同一明文M。
M＝D(C, Kd)= D(E(M, Ke), Kd)
攻击者
干扰 人为攻击
加
明 M 密C
文
算
法
信C 道
解
密M 明
算
文
法
Ke
Kd
密钥 空间
加密钥
统计分析攻击在历史上为破译密码作出 过极大的贡献。许多古典密码都可以通过 统计分析而破译。
3)数学分析攻击
所谓数学分析攻击是指密码分析者针对加 密算法的数学依据通过数学求解的方法来 破译密码。
为了对抗这种数学分析攻击，应当选用 具有坚实数学基础和足够复杂的加密算法。
六、密码学的理论基础
⑴ 香农信息论 ①从信息在信道传输中可能受到攻击，引入密码理论； ②提出以扩散和混淆两种基本方法设计密码； ③阐明了密码系统，完善保密，理论保密和实际保密
尽量多的密文位中；理想情况下达到完备性。 ②混淆(confusion):使明文、密钥和密文之间的关系复杂
化。 ⑶ 迭代与乘积 ①迭代：设计一个轮函数，然后迭代。 ②乘积：将几种密码联合应用。
八、Байду номын сангаас码学的一些结论
① 公开设计原则：密码的安全只依赖于密钥的保密，不 依赖于算法的保密；
② 理论上绝对安全的密码是存在的：一次一密； ③ 理论上，任何实用的密码都是可破的； ④ 我们追求的是计算上的安全。 ⑤计算上的安全：使用可利用的计算资源不能破译。
三、密码体制
1、密码体制(Cryptosystem)的构成
密码体制由以下五部分组成： ①明文空间M：全体明文的集合 ②密文空间C：全体密文的集合 ③密钥空间K：全体密钥的集合，K＝<Ke,Kd> ④加密算法E：一组由MC的加密变换 ⑤解密算法D：一组由CM的解密变换。解密变
密码学重要知识点总结
密码学重要知识点总结一、密码学的基本概念1.1 密码学的定义密码学是一门研究如何保护信息安全的学科，它主要包括密码算法、密钥管理、密码协议、密码分析和攻击等内容。
密码学通过利用数学、计算机科学和工程学的方法，设计和分析各种密码技术，以确保信息在存储和传输过程中不被未经授权的人所获得。
1.2 密码学的基本原理密码学的基本原理主要包括保密原则、完整性原则和身份认证原则。
保密原则要求信息在传输和存储过程中只能被授权的人所获得，而完整性原则要求信息在传输和存储过程中不被篡改，身份认证原则要求确认信息发送者或接收者的身份。
1.3 密码学的分类根据密码的使用方式，密码学可以分为对称密码和非对称密码两种。
对称密码是指加密和解密使用相同的密钥，而非对称密码是指加密和解密使用不同的密钥。
1.4 密码学的应用密码学广泛应用于电子商务、金融交易、通信、军事、政府和企业等领域。
通过使用密码学技术，可以保护重要信息的安全，确保数据传输和存储的完整性，以及验证用户的身份。
二、密码算法2.1 对称密码对称密码是指加密和解密使用相同的密钥。
对称密码算法主要包括DES、3DES、AES 等，它们在实际应用中通常用于加密数据、保护通信等方面。
对称密码算法的优点是加解密速度快，但密钥管理较为困难。
2.2 非对称密码非对称密码是指加密和解密使用不同的密钥。
非对称密码算法主要包括RSA、DSA、ECC等，它们在实际应用中通常用于数字签名、密钥交换、身份认证等方面。
非对称密码算法的优点是密钥管理较为方便，但加解密速度较慢。
2.3 哈希函数哈希函数是一种能够将任意长度的输入数据映射为固定长度输出数据的函数。
哈希函数主要用于数据完整性验证、密码存储、消息摘要等方面。
常见的哈希函数包括MD5、SHA-1、SHA-256等。
2.4 密码算法的安全性密码算法的安全性主要由它的密钥长度、密钥空间、算法强度和密码破解难度等因素决定。
密码算法的安全性是密码学研究的核心问题，也是密码学工程应用的关键因素。
密码学基础知识
密码学基础知识密码学是研究加密、解密和信息安全的学科。
随着信息技术的快速发展，保护敏感信息变得越来越重要。
密码学作为一种保护信息安全的方法，被广泛应用于电子支付、网络通信、数据存储等领域。
本文将介绍密码学的基础知识，涵盖密码学的基本概念、常用的加密算法和密码学在实际应用中的运用。
一、密码学的基本概念1. 加密与解密加密是将明文转化为密文的过程，而解密则是将密文转化为明文的过程。
加密算法可分为对称加密和非对称加密两种方式。
对称加密使用同一个密钥进行加密和解密，速度较快，但密钥的传输和管理相对复杂。
非对称加密则使用一对密钥，公钥用于加密，私钥用于解密，更安全但速度较慢。
2. 密钥密钥是密码学中重要的概念，它是加密和解密的基础。
对称加密中，密钥只有一个，且必须保密；非对称加密中，公钥是公开的，私钥则是保密的。
密钥的选择和管理对于信息安全至关重要。
3. 摘要算法摘要算法是一种不可逆的算法，将任意长度的数据转化为固定长度的摘要值。
常见的摘要算法有MD5和SHA系列算法。
摘要算法常用于数据完整性校验和密码验证等场景。
二、常用的加密算法1. 对称加密算法对称加密算法常用于大规模数据加密，如AES（Advanced Encryption Standard）算法。
它具有速度快、加密强度高的特点，广泛应用于保护敏感数据。
2. 非对称加密算法非对称加密算法常用于密钥交换和数字签名等场景。
RSA算法是非对称加密算法中最常见的一种，它使用两个密钥，公钥用于加密，私钥用于解密。
3. 数字签名数字签名是保证信息完整性和身份认证的一种方式。
它将发送方的信息经过摘要算法生成摘要值，再使用私钥进行加密，生成数字签名。
接收方使用发送方的公钥对数字签名进行解密，然后对接收到的信息进行摘要算法计算，将得到的摘要值与解密得到的摘要值进行比对，以验证信息是否完整和真实。
三、密码学的实际应用1. 网络通信安全密码学在网络通信中扮演重要的角色。
密码学基础01-概述+对称密码
伴随计算机和通信技术旳迅速发展和普及应用，出现
了电子政务、电子商务、电子金融等主要旳应用信息系统
。在这些系统中必须确保信息旳安全传递和存储
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密码学旳发展
• 1949年之前：古典密码（classical cryptography)
1. 密码学多半是具有艺术特征旳字谜，出现某些密码算法和机械
密钥（private key)私钥，简称私钥。
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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
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
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：
密码学的基本知识
密码学的基本知识密码学的基本知识密码学是研究信息安全技术的一门学科，主要研究如何利用密码学算法保护信息的机密性、完整性和可用性。
密码学的基本知识包括密码学的概念、密码学的分类、密码学的应用和密码学的发展历程。
一、密码学的概念密码学是指研究保护信息安全的学科，在信息处理和传输过程中，利用各种密码学算法保护信息机密性、完整性和可用性的一门学科。
密码学在保障信息安全、维护国家和个人利益、防止信息泄露和被黑客攻击等方面起着重要的作用。
二、密码学的分类根据密码学的研究对象和研究内容不同，可以将密码学分为三类。
分别是：（1）传统密码学传统密码学即基于数学和机械原理的密码学，比如凯撒密码、替换密码、移位密码、仿射密码等。
这类密码学算法的加密过程简单、易于操作，但是密文易被破解，不适用于保护重要的信息。
（2）现代密码学现代密码学又可以分为对称密码和非对称密码。
对称密码即加密和解密使用相同密钥的密码学算法，包括DES、AES、RC5等；非对称密码即加密和解密使用不同密钥的密码学算法，包括RSA算法、ECC算法等。
现代密码学算法的加密过程复杂、密钥长度较长、攻击难度较大，适用于保护重要的信息。
（3）量子密码学量子密码学是指利用量子物理原理保护信息安全的密码学，在传输过程中实现信息加密和解密。
这类密码学算法通过利用量子计算机的特性，解决了传统密码学算法中存在的问题，提供了更高的安全性。
三、密码学的应用密码学的应用广泛，涉及到军事、政治、商业、金融、电子商务、网络安全等领域。
其中常见的应用包括：（1）网络安全在现代社会中，网络安全是一个非常重要的问题。
密码学能够在网络传输过程中，对数据进行安全加密和解密。
这使得数据的机密性和完整性得到保障，从而避免了网络攻击和窃取数据的风险。
（2）金融安全密码学在金融行业中的应用非常广泛，比如银行卡、电子支付、网络支付等。
密码学算法能够对这些交易过程进行安全加密，从而保护用户的支付信息和个人隐私。
密码学的基本概念
④ 抗抵赖性 是一种用于阻止通信实体抵赖先前的通信行为及相关内容的安全特性。
密码学通过对称加密或非对称加密，以及数字签名等技术，并借助可信机构或 证书机构的辅助来提供这种服务。
密码学的主要任务是从理论上和实践上阐述和解决这四个问题。它是研究信息的机 密性、完整性、真实性和抗抵赖性等信息安全问题的一门学科。
信息安全技术 密码学的基本概念
主要内容
• 1.密码学的概念 • 2.密码学的主要任务 • 3.密码学的研究领域 • 4.密码体制的结构
导入：简单密码游戏
密码替代表
明文 abcdefghijklmnopqrstuvwxyz 密文 DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
caesar cipher
•
密码分析学的主要任务是研究加密信息的破译或认证信息的伪造。它主要是对密
码信息的解析方法进行研究。
只有密码分析者才能评判密码体制的安全性。
密码编码学和密码分析学是密码学的两个方面，两者本功能是实现保密通信，经典的保密通信模型如 图所示。
密和解密的数学函数。 对明文进行加密时所采用的规则称作加密算法， 而对密文进行解密时所采用的规则称作解密算法。 加密算法和解密算法的操作通常都是在一组密钥的控制下进行的。
•密钥（Secret Key ） 密码算法中的一个可变参数，通常是一组满足一定条件的随机序列。 用于加密算法的叫做加密密钥， 用于解密算法的叫做解密密钥， 加密密钥和解密密钥可能相同，也可能不相同。 密钥常用k表示。在密钥k的作用下，加密变换通常记为Ek ( · ) ，解密变换记为Dk(·
对明文施加某种伪装或变换后的输出，也可认为是不可直接理解的字符或 比特集，密文常用c表示。 •加密（Encrypt ）
密码学知识点总结
密码学知识点总结密码学是研究如何保护信息安全的一门学科，它包括了密码学的基本概念、密码算法、密码协议和密码分析等知识点。
以下是密码学的一些知识点总结：1. 密码学的基本概念：- 明文和密文：明文是未经加密的原始信息，密文是经过密码算法加密后的信息。
- 加密和解密：加密是将明文转换为密文的过程，解密是将密文转换为明文的过程。
- 密钥：密钥是用于加密和解密的算法参数。
- 对称加密和非对称加密：对称加密使用相同的密钥加密和解密数据，非对称加密使用不同的密钥。
2. 对称密钥算法：- DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，使用56位密钥。
- AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，使用128、192或256位密钥。
- Rijndael算法：AES算法的前身，支持更多的密钥长度。
3. 非对称密钥算法：- RSA：Rivest, Shamir和Adleman发明的算法，广泛用于密钥交换和数字签名。
- Diffie-Hellman密钥交换：用于在不安全的通信渠道上安全地交换密钥。
- 椭圆曲线密码术（ECC）：基于椭圆曲线数学的一种非对称加密算法。
4. 哈希函数：- 哈希函数将任意长度的输入数据转换为固定长度的输出，输出值称为哈希值或摘要。
- 常见的哈希函数有SHA-1、SHA-256、MD5等。
- 哈希函数具有唯一性、不可逆性和抗碰撞性等特性。
5. 数字签名：- 数字签名用于确保数据的完整性、认证发送者和抗抵赖性。
- 数字签名使用发送者的私钥生成，验证时使用发送者的公钥。
- 常用的数字签名算法有RSA和DSA。
6. 密码协议：- SSL/TLS协议：用于在网络上建立安全通信的协议。
- IPsec协议：用于保护IP数据包的协议。
- Kerberos认证协议：用于网络认证的协议。
7. 密码分析：- 密码分析旨在破解密码系统，通常通过暴力破解、频率分析和差分攻击等方法。
现代密码学第1章：现代密码学概论
1.密码学基本概念
对明文进行加密操作的人员称为加密员 或密码员。 密码员对明文进行加密时所采用的一组 规则称为加密算法（Encryption）。 传送消息的预定对象称为接收者，接收 者对密文进行解密时所采用的一组规则称为 解密算法（Decryption）。 。
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1.密码学基本概念
加密和解密算法的操作通常都是在一组 密钥控制下进行的，分别称为加密密钥和解 密密钥（key ）。 传统密码体制所用的加密密钥和解密密 钥相同，或实质上等同，即从一个易于得出 另一个，称其为单钥或对称密码体制。 若加密密钥和解密密钥不相同，从一个 难于推出另一个，则称为双钥或非对称密码 体制。 密钥是密码体制安全保密的关键，它的 产生和管理是密码学中的重要研究课题。
《现代密码学》第1章
现代密码学概论
1
本章主要内容
1、密码学基本概念 2、密码体制的分类 3、密码攻击（分析） 4、密码学的起源、发展及实例 5、密码学的现状和发展趋势
2
1.密码学基本概念
当今社会已经进入信息时代，密码是与信息相关的。 信息：指语言、文字、数据、图象、符号等，它使人们 了解社会上的各种现象、变化以及相互关系等。 信息的传递或广播，往往需要除合法的授权者外，不让 其他任何人知道，这就引发了所谓的秘密通信。 秘密通信的手段基本上可分为两类： •信道保护（传递信息的载体称为信道）：如信使传递、 密写、缩微摄影、专线电话、突发式通信等； •密码保护：如电报加密、传真加密、语音加密、图象加 密，计算机数据加密等。 信道保护纯属技术问题，它有较大的局限性。如派信使 传送信息速度太慢，专线电话也难以防止窃听。 密码保护属于理论与技术相结合，是当今最常用的、也 最重要的秘密通信手段。
信息安全基础密码学的基本概念和应用
信息安全基础密码学的基本概念和应用密码学是信息安全保障的重要组成部分，它研究如何在通信过程中保护数据的机密性、完整性和可用性。
本文将介绍密码学的基本概念以及在实际应用场景中的应用。
一、密码学的基本概念密码学是一门研究如何进行加密（encryption）和解密（decryption）的学科。
它主要包括对称加密算法和非对称加密算法。
1. 对称加密算法对称加密算法又称为密码系统，它使用同一个密钥进行加密和解密操作。
加密和解密过程是对称的，因此称为对称加密算法。
常见的对称加密算法有DES（Data Encryption Standard）、AES（Advanced Encryption Standard）等。
对称加密算法具有加密速度快、加密效率高的优点，但密钥的管理和分发存在一定的难度。
2. 非对称加密算法非对称加密算法又称为公钥密码系统，它使用一对密钥，一个是公钥用于加密，另一个是私钥用于解密。
公钥是公开的，而私钥是保密的。
常见的非对称加密算法有RSA（Rivest-Shamir-Adleman）、ECC （Elliptic Curve Cryptography）等。
非对称加密算法具有密钥的管理和分发相对简单、安全性较高的优点，但加密和解密的速度较慢。
二、密码学的应用密码学在现实中有广泛的应用场景，下面将介绍其中几个典型的应用案例。
1. 数据加密保护密码学被广泛应用于数据加密保护中，保护用户的个人隐私和敏感信息不被恶意获取。
例如，在互联网传输过程中，可以使用SSL/TLS （Secure Sockets Layer/Transport Layer Security）协议对通信进行加密，确保数据的机密性和完整性。
此外，磁盘加密、文件加密等技术也是密码学在数据加密保护中的应用。
2. 数字签名数字签名是密码学的一项重要应用技术，用于验证数字文件的身份和完整性。
数字签名通过使用发送者的私钥对文件进行加密生成签名，接收者使用发送者的公钥进行解密验证签名。
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根据加密机制的不 同，此操作不一定 可实现
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密码体制的分类
从加密钥与解密钥是否相等划分：
⑴ 传统密码：
Ke ＝ Kd
⑵ 公开密钥密码：
Ke ≠ Kd ，且由Ke 不能计算出 Kd ；
传统密码 体制
传统密码 体制
传统密码 体制(单钥、对称密码)
单钥体制中，加密密钥和解密密钥是相同的 （可互推算），系统的保密性取决于密钥的 安全性。有两大课题： 如何产生满足保密要求的密钥？ 如何将密钥安全可靠地分配给通信对方？ 包括密钥产生、分配、存储、销毁等多方面 的问题，统称密钥管理。
密码体制(Cryptosystem)的构成
攻击者 M 加 密 算 法 Ke 加密钥 C C 解 密 算 法 Kd 解密钥 M
明 文
信 道
明 文
安全信道
密钥 K＝<Ke , Kd>
ke ＝ kd
？
ke ＝ kd 对称密码 加密密钥=解密密钥=K 加密函数：EK(M) = C 解密函数：DK(C) = M DK(EK(M) ) = M EK(DK(M) ) = M
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Example 3
问题：有4个外表完全相同的硬币，其中3 个重量完全一样，有一个重量不相同的伪 币，用无砝码的天平，试问要做多少次的 比较，可以找到这枚伪币并鉴别伪币轻重？
11
Example 3
解：事件V为找出伪币，可能有8个结论，他们是等概率， 故 H（V）= log28 事件Ui为每次天平称的结果 H（Ui）= log23 令Ak=U1U2U3…Uk为连续用k次天平的事件， ∴ k最少为2次 只用2次比较可以解决 Example 3中的问题吗?
37
密码分析
仅知密文的攻击
攻击者有用同一加密算法、同一密钥加密的密
文，密码分析的任务就是尽可能多地回复明文， 或推导出密钥，即： 已知：C1 = EK(M1)，C2 = EK(M2)，…，Ci = EK(Mi) 求：M1，M2，…，Mi或K。
38
密码分析
根据占有的数据资源分类： B)已知明文攻击（Known-plaintext attack） 所谓已知明文攻击是指密码分析者根 据已经知道的某些明文-密文对来破译密码。
= EK(M1)， M2，C2 = EK(M2)， … Mi，Ci = EK(Mi)， 其中M1，M2，…，Mi由攻击者选择。 求：K或一个能由Ci+1 = EK(Mi+1)推导出Mi+1的算法。
适应性选择明文的攻击
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密码分析
选择密文的攻击
已知：C1，M1
= DK(C1)， C2，M2 = DK(C2)， … Ci，Mi = DK(Ci) ， 其中C1，C2，…，Ci由攻击者选择
数据复杂性 时间复杂性 空间复杂性
“计算上不可行” “工程上不可行”
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算法安全性
无条件安全
如果无论攻击者得到多少密文，都没有足够的
信息去恢复明文，那么该算法就是无条件安全 的 理论上，只有一次一密的系统才能做到
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密码学的一些结论：
① 公开设计原则：密码的安全只依赖于密钥的保密，不依 赖于算法的保密；
密码体制(Cryptosystem)的构成
对于一个确定的密钥，加密算法将确定出 一个具体的加密变换，解密算法将确定出一个 具体的解密变换，而且解密变换就是加密变换 的逆变换。 对于明文空间的每一个明文M，加密算法E 在密钥Ke的控制下将明文M加密成密文C： C＝E(M, Ke) 而解密算法D在密钥Kd的控制下将密文解出 同一明文M。 M＝D(C, Kd)= D(E(M, Ke), Kd)
英语的自然语言率
1.0比特/字母～1.5比特/字母
14
自然语言率
冗余度：语言的冗余度记为D
D=R-r R为绝对语言率，r为自然语言率
英语的冗余度
R
= 4.7比特/字母， r = 1.3比特/字母 D = 3.4比特/字母
15
基本概念
A向B发送信息
A如何能确信他的信不会被第三方窃取 B如何能确信他收到的信是A发给他的
1的最大比特数 这里假设每个字符序列出现的机会相等。
若语言中有L个字母，则绝对语言率为：
R = log2L 为单个字母的最大熵。
英语的绝对语言率：log226 4.7比特/字母
13
自然语言率
自然语言率
对于给定的一种语言，其自然语言率为
r = H(M)/ N 其中N为消息M的长度。
公钥体制 (双钥体制)
系统中，加密密钥称公开密钥 （public key）简称Ke ， 可以公开发布； 而解密密钥称私人密钥 （private key,简称私钥Kd ） 加密：M=D(E(M,Ke),Kd) 认证：M=E(D(M,Kd),Ke)
密码体制的分类
从密钥的使用方式划分：
⑴ 序列密码： ①明文、密文、密钥以位（字符）为单位加解 密； ②核心密码主流； ⑵ 分组密码： ①明文、密文、密钥以分组为单位加解密； ②商用密码的主流：
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ke ＝ kd
？
ke ≠ kd 非对称密码（公钥密码） 加密密钥=Ke (PublicKey) 解密密钥=Kd (PrivateKey) 加密函数：EKe(M) = C 解密函数：DKd(C) = M DKd ( EKe (M) ) = M EKe ( DKd (M) ) = M
7
Example 1
令事件Ak=U1U2U3…Uk为提问k个问题。因为回答 只有“是”或者“非”，所以Ui的熵不超过 log22=1 故Ak的熵为不超过k比特，则为了获得足够的信息 量，必须满足 H(Ak) ≥ H(V) ∴ k· 22 ≥ log210 ， k ≥ 3.32 log ∴ k=4
② 理论上绝对安全的密码是存在的：一次一密；
③ 理论上，任何实用的密码都是可破的；
④ 我们追求的是计算上的安全。
⑤计算上的安全：使用可利用的计算资源不能破译。
48
思考题
密码算法分类
加密/解密 签名/认证
密 钥 管 理
摘要函数 RNG 零知识证明 多方计算 etc
：保护数据秘密性 ：保障数据真实性， 不可否认性 ：提供完整性验证 ：随机数发生器 ：信任 ：欺骗
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密码分析
密码编码学
研究加密、解密的算法
密码分析学
研究在不知道密钥的情况下，恢复
所需要的最少比特数 熵（entropy） 形式化地衡量一条消息M中的信息量，记 为H(M)
4
熵
假设所有状态有相等的出现概率 当用比特来衡量时，为log2n，其中n为
消息的状态个数
5
熵
设随机变量
n i i 1
X x i i 1, 2 , , n
为 p ( x ) 0, 且 p ( x ) 1 或熵定义为：
攻击者总是能获得密文，并猜出部分明文。 计算机程序文件加密特别容易受到这种攻击。
39
密码分析
已知明文的攻击
已知：M1，C1
= EK(M1)， M2，C2 = EK(M2)， … Mi，Ci = EK(Mi) 求：K或一个能由Ci+1 = EK(Mi+1)推导出Mi+1的 算法。
40
密码分析
明文：人们能够读懂的信息 密文：人们难以理解的信息
加密：将明文变换成密文的过程
解密：密文还原成原来的明文的过程
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保密通信模型
C=E(M)
明文M 信源
加 密
密文C
信道
M=D(C)
密文C
解 密 信宿
明文M
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带密钥的保密通信模型
明文M 信源 加密密钥ke 解密密钥kd 加 密
C=Eke(M)
1)穷举攻击 实例 1997年美国一个密码分析小组宣布：1万 多人参加，通过INTERNET网络，利用数万 台微机，历时4个多月，通过穷举攻破了 DES的一个密文。 美国现在已有DES穷举机，多CPU并行 处理，24小时穷举出一个密钥。
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密码分析
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。 统计分析攻击在历史上为破译密码作出 过极大的贡献。许多古典密码都可以通过 统计分析而破译。
根据占有的数据资源分类： C)选择明文攻击（Chosen-plaintext attack） 所谓选择明文攻击是指密码分析者能 够选择明文并获得相应的密文。这是对密 码分析者最有利的情况。
计算机文件加密和数据库加密特别容易受到 这种攻击。
这是对攻击者最有利的情况！
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密码分析
选择明文的攻击
已知：M1，C1
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密码分析
3)数学分析攻击 所谓数学分析攻击是指密 码分析者针对加密算法的数学依据通过数 学求解的方法来破译密码。 为了对抗这种数学分析攻击，应当选用 具有坚实数学基础和足够复杂的加密算法。
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密码分析
根据占有的数据资源分类： A)仅知密文攻击（Ciphertext-only attack）
所谓仅知密文攻击是指密码分析者仅根据 截获的密文来破译密码。因为密码分析者所能利 用的数据资源仅为密文，因此这是对密码分析者 最不利的情况。 密码学的基本假设：攻击者总能获得密文。 攻击者总能知道密码算法。 攻击者不知道密钥。
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Example 2
问题：有27个外表完全相同的硬币，其中 26个重量完全一样，有一个较轻的伪币， 用无砝码的天平，试问要做多少次的比较， 可以找到这枚伪币？