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密码学 课件4

密码学 课件4
密码学 课件4

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应用密码学 (4)

卿斯汉主讲 (qsihan@https://www.wendangku.net/doc/ca16327123.html,)

2011年1月4日—1月14日

============================================================= SMS4

2006年1月6日,中国国家密码管理局通过公告第7号正式发布SMS4分组密码(https://www.wendangku.net/doc/ca16327123.html,),主要用于无线局域网产品和含有无线局域网功能的产品之中。SMS4是广义Feistel网络(Generalized Feistel NetwoRK — GFN)结构,其分组长度与密钥长度均为128比特,共有32轮。加密算法与密钥扩展算法都采用非线性迭代结构。解密算法与加密算法的结构相同,只是轮密钥的使用顺序相反,解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。

在SMS4算法中,采用下述两种基本运算:

⊕32比特异或

<<<32比特循环左移i位

i

1 SMS4的基本模块

(1) S-盒

SMS4中的S-盒如下表所示(16进制表示):

(2) 非线性变换τ

非线性变换τ由4个并行的S -盒构成。设输入为8401232(,,,)()A a a a a F =∈, 输出为8401232(,,,)()B b b b b F =∈,则

01230123(,,,)()((),(),(),())b b b b A S a S a S a S a τ==

(3) 线性变换L

线性变换L 的输入是非线性变换τ的输出,设输入为322B F ∈,输出为322C F ∈,则

()(2)(10)(18)(24)C L B B B B B B ==⊕<<<⊕<<<⊕<<<⊕<<<

(4) 合成置换T

合成置换323222:T F F →是一个可逆变换,由非线性变换τ和线性变换L 复合而成,即()(())T L τ?=?,记为T L τ=D 。

(5) 轮函数F

SMS4以字为单位进行加密运算,称一次迭代运算为一轮变换。如图1所示,设输入为32401232(,,,)()X X X X F ∈,轮密钥为322RK F ∈,则轮函数F 定义为:

01230123(,,,,)()F X X X X RK X T X X X RK =⊕⊕⊕⊕

图1 SMS4的第i -轮加密结构

(6) 反序变换R

反序变换R 定义为:

01233210(,,,)(,,,)R A A A A A A A A =,322(0,1,2,3)i A F i ∈=

2 SMS4的加密与解密算法

设明文输入为32401232(,,,)()X X X X F ∈,密文输出为32401232(,,,)()Y Y Y Y F ∈,轮子密钥为322(0,1,2,,31)i RK F i ∈="。对0,1,2,,31i =",SMS4的加密变换定义为:

4123123(,,,,)()i i i i i i i i i i i X F X X X X RK X T X X X RK +++++++==⊕⊕⊕⊕ 01233233343535343332(,,,)(,,,)(,,,)Y Y Y Y R X X X X X X X X ==

SMS4的解密变换与加密变换结构相同,不同的仅是轮子密钥的使用顺序。加密时轮子密钥的使用顺序为:0131(,,,)RK RK RK ";解密时轮子密钥的使用顺序为:31300(,,,)RK RK RK "。

3 SMS4的密钥扩展算法

在SMS4中,将128-比特加密密钥MK 表示为

3201232(,,,),(0,1,2,3)i MK MK MK MK MK MK F i =∈=

SMS4的密钥扩展算法将MK 转换为32个32-比特轮子密钥322(0,1,,31)i RK F i ∈="。

令322(0,1,,35)i K F i ∈=",则轮子密钥的生成方法如下。 首先,令

012300112233(,,,)(,,,)K K K K MK FK MK FK MK FK MK FK =⊕⊕⊕⊕

然后,对0,1,,31i =",计算:

4123'()i i i i i i i RK K K T K K K CK ++++==⊕⊕⊕⊕

其中,'T 变换与加密算法轮函数中的T 基本相同,只将其中的线性变换L 修改为

'L :

'()(13)(23)L B B B B =⊕<<<⊕<<<

亦即,'()'(())T L τ?=?。

系统参数0123(,,,)FK FK FK FK FK =的取值,采用16进制表示为:

0(a3b1bac6)FK =, 1(56aa3350)FK =, 2(677d9197)FK =, 3(b27022dc)FK =

固定参数i CK 的取值方法为:设,i j ck 为i CK 的第j 字节

(0,1,,31;0,1,2,3)i j ==",即84,0,1,2,32(,,,)()i i i i i CK ck ck ck ck F =∈,则

,(4)7(mod 256)i j ck i j =+×

于是,32个固定参数i CK ,其16进制表示为:

00070e15, 1c232a31, 383f464d, 545b6269, 70777e85, 8c939aa1, a8afb6bd, c4cbd2d9, e0e7eef5, fc030a11, 181f262d, 343b4249, 50575e65, 6c737a81, 888f969d, a4abb2b9, c0c7ced5, dce3eaf1, f8ff060d, 141b2229, 30373e45, 4c535a61, 686f767d, 848b9299, a0a7aeb5, bcc3cad1, d8dfe6ed, f4fb0209,

10171e25, 2c333a41, 484f565d, 646b7279

4 SMS4的加密实例

下面是一个实际加密的例子。

明文 01 23 45 67 89 ab cd ef fe dc ba 98 76 54 32 10 密钥 01 23 45 67 89 ab cd ef fe dc ba 98 76 54 32 10 密文 68 1e df 34 d2 06 96 5e 86 b3 e9 4f 53 6e 42 46

轮密钥与各轮的输出结果:

RK[ 0] = f12186f9 X[ 0] = 27fad345

RK[ 1] = 41662b61 X[ 1] = a18b4cb2

RK[ 2] = 5a6ab19a X[ 2] = 11c1e22a

RK[ 3] = 7ba92077 X[ 3] = cc13e2ee

RK[ 4] = 367360f4 X[ 4] = f87c5bd5

RK[ 5] = 776a0c61 X[ 5] = 33220757

RK[ 6] = b6bb89b3 X[ 6] = 77f4c297

RK[ 7] = 24763151 X[ 7] = 7a96f2eb

RK[ 8] = a520307c X[ 8] = 27dac07f

RK[ 9] = b7584dbd X[ 9] = 42dd0f19

RK[10] = c30753ed X[10] = b8a5da02

RK[11] = 7ee55b57 X[11] = 907127fa

RK[12] = 6988608c X[12] = 8b952b83

RK[13] = 30d895b7 X[13] = d42b7c59

RK[14] = 44ba14af X[14] = 2ffc5831

RK[15] = 104495a1 X[15] = f69e6888

RK[16] = d120b428 X[16] = af2432c4

RK[17] = 73b55fa3 X[17] = ed1ec85e

RK[18] = cc874966 X[18] = 55a3ba22

RK[19] = 92244439 X[19] = 124b18aa

RK[20] = e89e641f X[20] = 6ae7725f RK[21] = 98ca015a X[21] = f4cba1f9 RK[22] = c7159060 X[22] = 1dcdfa10 RK[23] = 99e1fd2e X[23] = 2ff60603 RK[24] = b79bd80c X[24] = eff24fdc RK[25] = 1d2115b0 X[25] = 6fe46b75 RK[26] = 0e228aeb X[26] = 893450ad RK[27] = f1780c81 X[27] = 7b938f4c RK[28] = 428d3654 X[28] = 536e4246 RK[29] = 62293496 X[29] = 86b3e94f RK[30] = 01cf72e5 X[30] = d206965e RK[31] = 9124a012 X[31] = 681edf34

例1 说明最初两个轮子密钥RK[0] = f12186f9和RK[1] = 41662b61的计算过程。

00001234567a3b1bac6a292ffa1K MK FK =⊕=⊕= 11189abcdef 56aa3350df01febf K MK FK =⊕=⊕= 222fedcba98677d919799a12b0f K MK FK =⊕=⊕= 33376543210b27022dc c42410cc K MK FK =⊕=⊕=

1230df01febf 99a12b0f c42410cc 00070e15 8283cb69

K K K CK ⊕⊕⊕=⊕⊕⊕=

01230123(,,,)()((),(),(),())

(8283cb69)((82),(83),(cb),(69))(8a,d2,41,22)

B b b b b A S a S a S a S a S S S S ττ======

'''()(13)(23)

8ad241224824515a 9145692053b37958T L L B B B B τ===⊕<<<⊕<<<=⊕⊕=D

0401230'() a292ffa153b37958f12186f9

RK K K T K K K CK ==⊕⊕⊕⊕=⊕=

于是,RK[0] = f12186f9,得到了前面的结果。

继续计算如下:

234199a12b0f c42410cc f12186f91c232a31 b087970b

K K K CK ⊕⊕⊕=⊕⊕⊕=

01230123(,,,)()((),(),(),())

(b087970b)((b0),(87),(97),(0b))(d5,b5,55,c2)

B b b b b A S a S a S a S a S S S S ττ======

'''()(13)(23)

d5b555c2aab85ab6e16adaaa 9e67d5de T L L B B B B τ===⊕<<<⊕<<<=⊕⊕=D

1512341'() df01febf 9e67d5de 41662b61

RK K K T K K K CK ==⊕⊕⊕⊕=⊕=

于是,RK[1] = 41662b61,其余类似可得。 ,

例2 说明中间结果X[0] = 27fad345的计算过程。已知

001234567X =, 189abcdef X =, 2fedcba98X =, 376543210X =, 0f12186f9RK =

根据前面的公式,顺序进行下述计算:

1230f002c39e X X X RK ⊕⊕⊕=

01230123(,,,)()((),(),(),())

(f002c39e)((f0),(02),(c3),(9e))(18,e9,92,b1)

B b b b b A S a S a S a S a S S S S ττ======

()(2)(10)(18)(24)

18e992b163a64ac4a644634ac463a6b118e99226d99622T L L B B B B B B ac τ===⊕<<<⊕<<<⊕<<<⊕<<<=⊕⊕⊕⊕=D

40123001230(,,,,)() 0123456726d9962227fad345

X F X X X X RK X T X X X RK ==⊕⊕⊕⊕=⊕=

于是,第一轮的输出为4[0]27fad345X X ==,其余类似可得。

由于

X[28] = 536e4246 X[29] = 86b3e94f X[30] = d206965e X[31] = 681edf34

所以,

0123(,,,)(536e4246,86b3e94f ,d206965e,681edf34) (681edf34, d206965e,86b3e94f, 536e4246)

Y Y Y Y R ==

最后可得密文:68 1e df 34 d2 06 96 5e 86 b3 e9 4f 53 6e 42 46。 ,

最后,前面的例子中,加密1, 000, 000次的结果如下:

4 SMS4的密码分析

已知的针对SMS4的密码分析包括:2006年发表的差分容错分析;2007年发表的13轮积分攻击;14轮矩形攻击和16轮不可能差分分析;2008年发表的

16轮矩形攻击和21轮差分分析;18轮矩形攻击和22轮差分分析与线性分析;以及2010年发表的23轮差分分析,等等。对某些攻击的总结参看下面的表1。

表1 已知的针对SMS4的攻击小结

明文 01 23 45 67 89 ab cd ef fe dc ba 98 76 54 32 10密钥

01 23 45 67 89 ab cd ef fe dc ba 98 76 54 32 10

密文(加密1,000,000次) 59 52 98 c7 c6 fd 27 1f 04 02 f8 04 c3 3d 3f 66轮数 攻击类型 数据复杂度时间复杂度攻击年份

13 积分分析 162 1142 2007 14 矩形攻击 107.892 87.692 2008 16 矩形攻击 1252 1162 2008 16 不可能差分分析117.062 95.072 2008 18 矩形攻击 1242 112.832 2008 18 飞去来器攻击 1202 116.832 2008 21 差分分析 1182 126.62 2008 22 线性分析 118.42 1172 2008 22 线性分析 1172 109.862 2008 22 差分分析 1182 125.712 2008 22 差分分析 1172 112.22 2009 23

差分分析

1152

124.32

2010

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应用密码学 (4) —— 作业

Project 3:编程实现SMS4密码系统

全班分为4个组,完成此Project 。编程要求:(i) 给出伪码;(ii) 给出源码;

(iii) 给出可执行代码;(iv) 各给出2个程序调用实例。

希望可以编写一个实用程序:(1) 支持足够长的输入(程序中注明);(2) 程序接口图形化,方便用户操作;(3) 注释足够详细;(4) 程序的编写比较规范。

具体要求(必须执行,否则不算完成任务):给出中间结果

(1) 32个轮子密钥计算的最终结果,以及中间结果,包括下述计算结果: (0,1,2,3)i i i K MK FK i =⊕=;123i i i i K K K CK +++⊕⊕⊕; 01230123(,,,)()((),(),(),())B b b b b A S a S a S a S a τ===

'''()(13)(23)T L L B B B B τ===⊕<<<⊕<<

(2) 类似于(1),给出32轮加密运算的详细的中间结果和输出。

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祝大家天天都有好心情!!!

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应用密码学 (4) —— 结束

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密码学入门知识

~密码学入门知识~发现密码学挺有意思啊 一、几种常见密码形式: 1、栅栏易位法。 即把将要传递的信息中的字母交替排成上下两行,再将下面一行字母排在上面一行的后边,从而形成一段密码。 举例: TEOGSDYUTAENNHLNETAMSHV AED 解: 将字母分截开排成两行,如下 T E O G S D Y U T A E N N H L N E T A M S H V A E D 再将第二行字母分别放入第一行中,得到以下结果 THE LONGEST DAY MUST HA VE AN END. 课后小题:请破解以下密码Teieeemrynwetemryhyeoetewshwsnvraradhnhyartebcmohrie 2、恺撒移位密码。 也就是一种最简单的错位法,将字母表前移或者后错几位,例如: 明码表:ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 密码表:DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC 这就形成了一个简单的密码表,如果我想写frzy(即明文),那么对照上面密码表编成密码也就是iucb(即密文)了。密码表可以自己选择移几位,移动的位数也就是密钥。 课后小题:请破解以下密码 dtzwkzyzwjijujsixtsdtzwiwjfrx 3、进制转换密码。 比如给你一堆数字,乍一看头晕晕的,你可以观察数字的规律,将其转换为10进制数字,然后按照每个数字在字母表中的排列顺序, 拼出正确字母。 举例:110 10010 11010 11001

解: 很明显,这些数字都是由1和0组成,那么你很快联想到什么?二进制数,是不是?嗯,那么就试着把这些数字转换成十进制试试,得到数字6 18 26 25,对应字母表,破解出明文为frzy,呵呵~ 课后小题:请破解以下密码 11 14 17 26 5 25 4、摩尔斯密码。 翻译不同,有时也叫摩尔密码。*表示滴,-表示哒,如下表所示比如滴滴哒就表示字母U,滴滴滴滴滴就表示数字5。另外请大家不要被滴哒的形式所困,我们实际出密码的时候,有可能转换为很多种形式,例如用0和1表示,迷惑你向二进制方向考虑,等等。摩尔斯是我们生活中非常常见的一种密码形式,例如电报就用的是这个哦。下次再看战争片,里面有发电报的,不妨自己试着破译一下电报 内容,看看导演是不是胡乱弄个密码蒙骗观众哈~由于这密码也比较简单,所以不出小题。 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 --** 数字 0 ----- 1 *---- 2 **--- 3 ***-- 4 ****- 5 ***** 6 -**** 7 --*** 8 ---** 9 ----* 常用标点 句号*-*-*- 逗号--**-- 问号**--** 长破折号-***- 连字符-****- 分数线-**-* 5、字母频率密码。 关于词频问题的密码,我在这里提供英文字母的出现频率给大家,其中数字全部是出现的百分比: a 8.2 b 1.5 c 2.8 d 4.3 e 12.7 f 2.2 g 2.0 h 6.1 i 7.0 j 0.2 k 0.8 l 4.0 m 2.4 n 6.7 o 7.5 p 1.9 q 0.1 r 6.0 s 6.3 t 9.1 u 2.8 v 1.0 w 2.4 x 0.2 y 2.0 z 0.1 词频法其实就是计算各个字母在文章中的出现频率,然后大概猜测出明码表,最后验证自己

密码学入门知识

~密码学入门知识~ 最近推理小说看多了~感觉密码学挺有意思的~改天在图书馆里找找看有没有好玩的密码 学的书~~那个利用键盘的密码我没看懂~ 本少爷以后跟别人告白就用密码了~哈哈~ 一、几种常见密码形式: 1、栅栏易位法。 即把将要传递的信息中的字母交替排成上下两行,再将下面一行字母排在上面一行的后边,从而形成一段密码。 举例: TEOGSDYUTAENNHLNETAMSHVAED 解: 将字母分截开排成两行,如下 T E O G S D Y U T A E N N H L N E T A M S H V A E D 再将第二行字母分别放入第一行中,得到以下结果 THE LONGEST DAY MUST HAVE AN END. 课后小题:请破解以下密码Teieeemrynwetemryhyeoetewshwsnvraradhnhyartebcmohrie 2、恺撒移位密码。 也就是一种最简单的错位法,将字母表前移或者后错几位,例如: 明码表:ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 密码表:DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC 这就形成了一个简单的密码表,如果我想写frzy(即明文),那么对照上面密码表编成密码也就是iucb(即密文)了。密码表可以自己选择移几位,移动的位数也就是密钥。 课后小题:请破解以下密码 dtzwkzyzwjijujsixtsdtzwiwjfrx

3、进制转换密码。 比如给你一堆数字,乍一看头晕晕的,你可以观察数字的规律,将其转换为10进制数字,然后按照每个数字在字母表中的排列顺序, 拼出正确字母。 举例:110 10010 11010 11001 解: 很明显,这些数字都是由1和0组成,那么你很快联想到什么?二进制数,是不是?嗯,那么就试着把这些数字转换成十进制试试,得到数字6 18 26 25,对应字母表,破解出明文为frzy,呵呵~ 课后小题:请破解以下密码 11 14 17 26 5 25 4、摩尔斯密码。 翻译不同,有时也叫摩尔密码。*表示滴,-表示哒,如下表所示比如滴滴哒就表示字母U,滴滴滴滴滴就表示数字5。另外请大家不要被滴哒的形式所困,我们实际出密码的时候,有可能转换为很多种形式,例如用0和1表示,迷惑你向二进制方向考虑,等等。摩尔斯是我们生活中非常常见的一种密码形式,例如电报就用的是这个哦。下次再看战争片,里面有发电报的,不妨自己试着破译一下电报 内容,看看导演是不是胡乱弄个密码蒙骗观众哈~由于这密码也比较简单,所以不出小题。 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 --** 数字 0 ----- 1 *---- 2 **--- 3 ***-- 4 ****- 5 ***** 6 -**** 7 --*** 8 ---** 9 ----* 常用标点 句号*-*-*- 逗号--**-- 问号**--** 长破折号-***- 连字符-****- 分数线-**-* 5、字母频率密码。 关于词频问题的密码,我在这里提供英文字母的出现频率给大家,其中数字全部是出现的百分比:

古典密码学

古典密码学 爱伦坡所说:密码可破!人类的智慧不可能造成这样的密码,使得人类本身的才智即使运用得当也无法破开它! 一、密码学的发展历程 密码学在公元前400多年就早已经产生了,正如《破译者》一书中所说“人类使用密码的历史几乎与使用文字的时间一样长”。密码学的起源的确要追溯到人类刚刚出现,并且尝试去学习如何通信的时候,为了确保他们的通信的机密,最先是有意识的使用一些简单的方法来加密信息,通过一些(密码)象形文字相互传达信息。接着由于文字的出现和使用,确保通信的机密性就成为一种艺术,古代发明了不少加密信息和传达信息的方法。例如我国古代的烽火就是一种传递军情的方法,再如古代的兵符就是用来传达信息的密令。就连闯荡江湖的侠士,都有秘密的黑道行话,更何况是那些不堪忍受压迫义士在秘密起义前进行地下联络的暗语,这都促进了密码学的发展。 事实上,密码学真正成为科学是在19世纪末和20世纪初期,由于军事、数学、通讯等相关技术的发展,特别是两次世界大战中对军事信息保密传递和破获敌方信息的需求,密码学得到了空前的发展,并广泛的用于军事情报部门的决策。例如在希特勒一上台时,德国就试验并使用了一种命名为“谜”的密码机,“谜”型机能产生220亿种不同的密钥组合,假如一个人日夜不停地工作,每分钟测试一种密钥的话,需要约4.2万年才能将所有的密钥可能组合试完,希特勒完全相信了这种密码机的安全性。然而,英国获知了“谜”型机的密码原理,完成了一部针对“谜”型机的绰号叫“炸弹”的密码破译机,每秒钟可处理2000个字符,它几乎可以破译截获德国的所有情报。后来又研制出一种每秒钟可处理5000个字符的“巨人”型密码破译机并投入使用,至此同盟国几乎掌握了德国纳粹的绝大多数军事秘密和机密,而德国军方却对此一无所知;太平洋战争中,美军成功破译了日本海军的密码机,读懂了日本舰队司令官山本五十六发给各指挥官的命令,在中途岛彻底击溃了日本海军,击毙了山本五十六,导致了太平洋战争的决定性转折。因此,我们可以说,密码学为战争的胜利立了大功。在当今密码学不仅用于国家军事安全上,人们已经将重点更多的集中在实际应用,在你的生活就有很多密码,例如为了防止别人查阅你文件,你可以将你的文件加密;为了防止窃取你钱物,你在银行账户上设置密码,等等。随着科技的发展和信息保密的需求,密码学的应用将融入了你的日常生活。 二、密码学的基础知识 密码学(Cryptogra phy)在希腊文用Kruptos(hidden)+graphein(to write)表达,现代准确的术语为“密码编制学”,简称“编密学”,与之相对的专门研究如何破解密码的学问称之为“密码分析学”。密码学是主要研究通信安全和保密的学科,他包括两个分支:密码编码学和密码分析学。密码编码学主要研究对信息进行变换,以保护信息在传递过程中不被敌方窃取、解读和利用的方法,而密码分析学则于密码编码学相反,它主要研究如何分析和破译密码。这两者之间既相互对立又相互促进。密码的基本思想是对机密信息进行伪装。一个密码系统完成如下伪装:加密者对需要进行伪装机密信息(明文)进行伪装进行变换(加密变换),得到另外一种看起来似乎与原有信息不相关的表示(密文),如果合法者(接收者)获得了伪装后的信息,那么他可以通过事先约定的密钥,从得到的信息中分析得到原有的机密信息(解密变换),而如果不合法的用户(密码分析者)试图从这种伪装后信息中分析得到原有的机密信息,那么,要么这种分析过程根本是不可能的,要么代价过于巨大,以至于无法进

密码学基础教学大纲完整版

《密码学基础》课程教学大纲 (课程代码:07310620) 课程简介 密码学基础是信息安全专业的一门技术基础课程,该课程的学习将为后续的信息安全课程打下基础,同时也为将来从事信息安全研究和安全系统的设计提供 必要的基础。该课程主要讲授流密码(古典密码学)分组密码学、公钥密码学、 密钥分配与管理、信息认证和杂凑算法、数字签名以及网络加密与认证等几个部分,在其中将学习各种加解密、散列函数、单向函数、签名模式及伪随机发生器 等多种密码学工具,以及如何应用这些工具设计一个实现基本信息安全目标的系 统(目前学时不够,没有安排)。基本密码学工具的掌握和应用这些工具构造安 全服务就是本课程的基本目标。 本课程具有如下特点: (一)依赖很强的数学基础 本课程需要数论、近世代数、概率论、信息论、计算复杂性等数学知识作为 学习的基础。这些数学基础的讲解既要体现本身的体系性,同时还要兼顾密码学背景。 (二)可扩展性强 各种具体方法的学习不是本课程的最终目标,背后的基本原理以及应用这些原理设计新工具的能力才是本课程的最终目标。 (三)课程内容复杂且涉及面广 由于密码学内容丰富,且包含许多复杂的知识点,所以本课程的讲授以线为主,即在基本主线的勾勒基础上对授课内容及复杂程度做出取舍。 本课程先修课程有:数据结构、近世代数、概率论、高等数学、高级语言程 序设计等。后续课程有信息安全扫描技术、PKI技术、病毒学等专业课程。 课程教材选用国内信息安全优秀教材杨波编著的《现代密码学》(清华大学出版社),同时参考国外优秀教材:《经典密码学与现代密码学》,Richard Spillman,清华大学出版社、Douglas R. Stinson著,冯登国译的《密码学原理和实践》,电子工业出版社,2003年2月第二版。另外还向学生推荐国内的一些具有特色的操作系统教材如胡向东编写的《应用密码学教程》(电子工业出版社)等。 实验教材选用自编的实验指导书,同时参考上海交大的“信息安全综合实验系统实验指导书”,除了这些教材之外,学校的图书馆为师生提供了相关的学术 期刊和图书。 课程教学体系:理论课程(34学时)课程实验(16学时)。达到从算法 验证、综合设计、到创新应用知识的逐步提高、全面培养的目的。相应的教学 材料由教学大纲、实验大纲、实验指导书等。实践环节的实验条件有:计算机 科学技术系的实验中心(实施课程实验)。 课程教学安排 序号内容课时数备注 一密码学概述 2 二古典密码学算法(一) 2

密码学学习心得

密码学认识与总结 专业班级信息112 学号 201112030223 姓名李延召报告日期 . 在我们的生活中有许多的秘密和隐私,我们不想让其他人知道,更不想让他们去广泛传播或者使用。对于我们来说,这些私密是至关重要的,它记载了我们个人的重要信息,其他人不需要知道,也没有必要知道。为了防止秘密泄露,我们当然就会设置密码,保护我们的信息安全。更有甚者去设置密保,以防密码丢失后能够及时找回。密码”一词对人们来说并不陌生,人们可以举出许多有关使用密码的例子。现代的密码已经比古代有了长远的发展,并逐渐形成一门科学,吸引着越来越多的人们为之奋斗。 1、 密码学的定义 密码学是研究信息加密、解密和破密的科学,含密码编码学和密码分析学。 密码技术是信息安全的核心技术。随着现代计算机技术的飞速发展,密码技术正在不断向更多其他领域渗透。它是集数学、计算机科学、电子与通信等诸多学科于一身的交叉学科。使用密码技术不仅可以保证信息的机密性,而且可以保证信息的完整性和确证性,防止信息被篡改、伪造和假冒。目前密码的核心课题主要是在结合具体的网络环境、提高运算效率的基础上,针对各种主动攻击行为,研究各种可证安全体制。 密码学的加密技术使得即使敏感信息被窃取,窃取者也无法获取信息的内容;认证性可以实体身份的验证。以上思想是密码技术在信息安全方面所起作用的具体表现。密码学是保障信息安全的核心;密码技术是保护信息安全的主要手段。 本文主要讲述了密码的基本原理,设计思路,分析方法以及密码学的最新研究进展等内容 密码学主要包括两个分支,即密码编码学和密码分析学。密码编码

学对信息进行编码以实现信息隐藏,其主要目的是寻求保护信息保密性和认证性的方法;密码分析学是研究分析破译密码的学科,其主要目的是研究加密消息的破译和消息的伪造。密码技术的基本思想是对消息做秘密变换,变换的算法即称为密码算法。密码编码学主要研究对信息进行变换,以保护信息在传递过程中不被敌方窃取、解读和利用的方法,而密码分析学则于密码编码学相反,它主要研究如何分析和破译密码。这两者之间既相互对立又相互促进。密码的基本思想是对机密信息进行伪装。 二、密码学的发展历程 密码学的发展历程大致经历了三个阶段:古代加密方法、古典密码和近代密码。 1.古代加密方法(手工阶段) 源于应用的无穷需求总是推动技术发明和进步的直接动力。存于石刻或史书中的记载表明,许多古代文明,包括埃及人、希伯来人、亚述人都在实践中逐步发明了密码系统。从某种意义上说,战争是科学技术进步的催化剂。人类自从有了战争,就面临着通信安全的需求,密码技术源远流长。 古代加密方法大约起源于公元前440年出现在古希腊战争中的隐写术。当时为了安全传送军事情报,奴隶主剃光奴隶的头发,将情报写在奴隶的光头上,待头发长长后将奴隶送到另一个部落,再次剃光头发,原有的信息复现出来,从而实现这两个部落之间的秘密通信。 我国古代也早有以藏头诗、藏尾诗、漏格诗及绘画等形式,将要表达的真正意思或“密语”隐藏在诗文或画卷中特定位置的记载,一般人只注意诗或画的表面意境,而不会去注意或很难发现隐藏其中的“话外之音”。 比如:我画蓝江水悠悠,爱晚亭枫叶愁。秋月溶溶照佛寺,香烟袅袅绕轻楼 2.古典密码(机械阶段) 古典密码的加密方法一般是文字置换,使用手工或机械变换的方式实现。古典密码系统已经初步体现出近代密码系统的雏形,它比古代加

现代密码学知识点整理:要点

第一章 基本概念 1. 密钥体制组成部分: 明文空间,密文空间,密钥空间,加密算法,解密算法 2、一个好密钥体制至少应满足的两个条件: (1)已知明文和加密密钥计算密文容易;在已知密文和解密密钥计算明文容易; (2)在不知解密密钥的情况下,不可能由密文c 推知明文 3、密码分析者攻击密码体制的主要方法: (1)穷举攻击 (解决方法:增大密钥量) (2)统计分析攻击(解决方法:使明文的统计特性与密文的统计特性不一样) (3)解密变换攻击(解决方法:选用足够复杂的加密算法) 4、四种常见攻击 (1)唯密文攻击:仅知道一些密文 (2)已知明文攻击:知道一些密文和相应的明文 (3)选择明文攻击:密码分析者可以选择一些明文并得到相应的密文 (4)选择密文攻击:密码分析者可以选择一些密文,并得到相应的明文 【注:①以上攻击都建立在已知算法的基础之上;②以上攻击器攻击强度依次增加;③密码体制的安全性取决于选用的密钥的安全性】 第二章 古典密码 (一)单表古典密码 1、定义:明文字母对应的密文字母在密文中保持不变 2、基本加密运算 设q 是一个正整数,}1),gcd(|{};1,...,2,1,0{* =∈=-=q k Z k Z q Z q q q (1)加法密码 ①加密算法: κκ∈∈===k X m Z Z Y X q q ;,;对任意,密文为:q k m m E c k mod )()(+== ②密钥量:q (2)乘法密码 ①加密算法: κκ∈∈===k X m Z Z Y X q q ;,;* 对任意,密文为:q km m E c k mod )(== ②解密算法:q c k c D m k mod )(1 -== ③密钥量:)(q ? (3)仿射密码 ①加密算法: κκ∈=∈∈∈===),(;},,|),{(;21* 2121k k k X m Z k Z k k k Z Y X q q q 对任意;密文

密码学基础

密码学常识

□秋雨灰灰 目录 密码常识 字母表顺序-数字 进制转换密码 Mod算法 倒序 间隔 字母频率 凯撒密码(Caesar Shifts, Simple Shift) 凯撒移位(中文版) 栅栏密码(The Rail-Fence Cipher) 维吉尼亚密码(Vigenère Cipher) Polybius密码(Polybius Cipher) ADFGX/ADFGVX密码(ADFGX/ADFGVX Cipher) ADFGX ADFGVX 乘法密码(Multiplication Cipher) 仿射密码(Affine Shift) 希尔密码(Hill Cipher) 加密 解密 Playfair密码(Playfair Cipher) 莫尔斯电码 置换密码(Transposition Cipher) 替代密码(Monoalphabetic Substitution) 字母表数字 字母表代码 反字母表 随机乱序字母 棋盘密码 键盘密码 键盘移位 软键盘密码 数字小键盘密码 手机键盘密码 数字记忆编码

百度/Google/网页字符 百度字符(GB2312) Google字符(URI) 网页编码(Unicode) Alt+数字小键盘 MD5 【密码常识】 字母表顺序-数字 加密的时候,经常要把A至Z这26个字母转换成数字,最常见的一种方法就是取字母表中的数字序号。A代表1,B代表2,C代表3…… 字母 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 数字 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 26 进制转换密码 例如二进制:1110 10101 1101 10 101 10010 1111 1110 101 转为十进制:14 21 13 2 5 18 15 14 5 对应字母表:number Mod算法 我们可以对字母序号进行数学运算,然后把所得的结果作为密文。当运算结果大于26或小于1的时候,我们希望把这个数值转为1~26的范围,那么取这个数除以26的余数即可。 Mod就是求余数的运算符,有时也用“%”表示。例如 29 Mod 26 = 3,或写成 29 % 26 = 3,意思是29除以26的余数是3。 倒序 加密时为经常要对字符进行倒序处理。如果让你按abcdef...的顺序背出字母表的每个字母会很容易,但是如果是zyxwvu...的顺序那就很难背出来了。一个很熟悉的单词,如果按相反的顺序拼写,可能就会感到很陌生。 例如“love”字母倒过来拼就是“evol”。 具体加密时倒序有很多种方案,需要灵活运用。例如: 每个单词的倒序:siht si a tset - this is a test 整句的倒序:tset a si siht - this is a test 数字的倒序:02 50 91 02 - 20 05 19 20(test) 间隔 单词之间的间隔一般使用空格。在加密时常常要去掉空格,但有时某些字母或数字来替代空格也不失为一种好的加密方案。错误空格位置也会起到很强的误导作用。 例如:t hi sis at est - this is a test 字母频率

密码学知识要点

1.安全服务有哪些?认证、访问控制、数据加密性、数据完整性、不可否认性和可用性。 2.密码学研究的主要问题?p1密码学研究确保信息的秘密性和真实性技术。密码学(密码技术 ) 分类:密码编码学:对信息进行编码实现信息隐蔽:密码分析学:研究分析破译密码 4.何谓Kerckhoff假设?假定密码分析中或敌手知道除密钥外所有的密码系统,这个假设称作Kerckhoff 假设。一个系统的基本设计目标就是在Kerckhoff假设下是安全的,即一个密码系统的安全性不依赖于算法,而仅与密钥有关。 5.无条件的安全性?如果无论破译员有多少密文,仍无足够信息能恢复明文,这样的算法是无条件安全的。事实上只有一次一用的密码本是不可攻破的。其它所有密码系统在惟密文攻击下都是可以攻破的。 6.攻击密码体制的一般方法?惟密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击,选择文本,选择密文攻击,选择密钥攻击,软磨硬泡式破译。 7.传统密码学使用的技术?对称密码加密、代换技术、置换技术转轮机、隐写术 8.密码体制的构成要素?明文空间、密文空间、密钥空间和密码算法。 9.密码体制的分类?根据密钥的特点:分为传统和公钥密码体制;按照对明文发消息的加密方式的不同:分为分组密码和流密码。 10.计算上安全的准则?。破译该密码的成本超过被加密信息的价值。 破译该密码的时间超过该信息有用的生命周期。 11.分组密码的工作模式?电码体(ECB)、密文组链接(CBC)、密文反馈(CFB)、输出反馈(OFB)和计时器(CTR) 12.Feistle密码的理论基础?基于1945年Shannon理论引进的混淆和扩散p46,使用乘积密码的概念来逼近简单代换密码,交替的使用代换和置换。 13.雪崩效应?明文或密钥的一点小的变动都引起密文的较大的变化。 14.DES的强度?使用64比特的分组和56比特的密钥 (56位的密钥共有2的56次方种可能,这个数字大约是7.2×10的16次方)穷举攻击:2^56次尝试、强力攻击:2^55次尝试、差分密码分析法:47,线性密码分析法:43次尝试。 15.分组密码的设计原理?可以分为实现原则和安全性原则。 针对安全性原则:混淆和扩散,针对实现的原则:软件和硬件 最重要的设计原理:必须能抵抗现有的攻击方法。 16.中间相遇攻击法?中间相遇攻击使用两组已知明密文对就可以猜出正确密钥的概率为1-2的负16次方。二重DES很难抵挡住中间相遇攻击法。 17.AES的评估准则?p98、p99 18.中间人攻击?p215 19.生日攻击?p244 20.扩展欧几里德算法? 21.链路加密与端端加密?链路加密是在通信链路两端加上加密设备,端对端是在两端系统中进行加密。由源主机或终端加密数据。密文经由网络传送到目的主机或者终端(缺点:端到端加密后用户数据就是安全的。然而通信量模式并不安全,因为分组首部是未经加密而传输的) 22.TCP/IP分层模型与其对应的安全机制?p146图 23.隐通道?采用某种方式进行通信,这种方式是通信设备的设计者所不知道的,通常,这种隐通道是违反安全规定的。 24.如何对抗通信量分析?采用链路加密和端到端加密技术就可以对抗通信量分析。 25.密钥分配的模式?p150过程详解图 26.对抗重放攻击的方法?时间戳和跳战/应答 27.随机数的评价标准?。分布一致性:序列中的随机数的分布应是一致的,即出现频率大约相等。独立性:序列中任何数不能由其他数推导出。

密码学知识要点复习

密码学知识要点复习 0.密码通信系统的模型 1.安全服务 1)认证 2)访问控制 3)数据保密性 4)数据完整性 5)不可否认性 6)可用性服务 2.密码学研究的主要问题 研究确保信息的秘密性、真实性的技术 3.密码学发展史上的标志性成果 1)对称加密,也称传统加密或单钥加密 2)DES 3)AES 4.何谓Kerckhoff 假设 假定密码分析中或敌手知道除密钥外所有的密码系统,这个假设称作Kerckhoff 假设。一个系统的基本设计目标就是在Kerckhoff 假设下是安全,即一个密码系统的安全性不依赖于算法,而仅与密钥有关。 5.无条件的安全性 无论有多少可使用密文,都不足以唯一地确定密文所对应的明文,这样的算法无条件安全 6.攻击密码体制的一般方法 一、密码分析学 1)唯密文攻击 (已知加密算法、密文) 2)已知明文攻击 (已知加密算法、密文、用同一密钥加密的一个和多个明密文对) 3)选择明文攻击 (已知加密算法、密文、分析者选择的明文,以及对应的密文) 4)选择密文攻击 (已知加密算法、密文、分析者选择的一些密文,以及对应的明文) 5)选择文本攻击 (已知加密算法、密文、分析者选择的明文,以及对应的密文、分析者选择的一些密文,以及对应的明文) 二、穷举攻击 7.传统密码学使用的技术 1)对称密码加密 2)代替技术 3)置换技术 3)转轮机 4)隐写术 5) 8.密码体制的构成要素 1)明文 2)密文 3)密钥 4)加密算法 5)解密算法 9.密码体制的分类 1)根据密钥的特点 ①传统密码体制 ②公钥密码体制 非法 侵入者 信源 M 加密器 c=E k1(m) 解密器 m=D k2(c) 接收者 密码分析员 (窃听者) 密钥源 K 1 密钥源 K2 搭线信道 (主动攻击) 搭线信道 (被动攻击) 密钥信道 m c m k 1 k 2 c ’ m'

密码学基础1

信息安全理论与技术第四讲密码学基础(三)

?讨论议题 ? 密钥分配 ? 公钥密码算法 – Diffie-Hellman密钥交换算法 –背包算法 – RSA算法 – EIGamal算法 –椭圆曲线密码算法ECC ?密钥分配(Key Distribution) 建立密钥分本协议必须考虑两个因素: 1)传输量和存储量就尽可能的小; 2)每一对用户U和V都能独立计算一个秘密密钥。 对于通信方A和B来说密钥分配方式由以下几种方式: 1)A选择密钥并手工传递给B; 2)第三方C选择密钥分别手工传递给A,B; 3)用A、B原有共享密钥传送新密钥(采用旧密作用于+新密钥方式); 4)与A、B分别有共享密钥的第三方C的加密连接,C就可以用加密连接传送新密钥给A和/或B。 ? N个用户集需要N(N-1)/2个共享密钥。 简单的密钥分配:

1)A产生公/私钥对{ PU a,PR a}并将PU a和其标识ID a的消息发送给B; 2)B产生秘密钥K S,并用A的公钥对K S,加密后发送给A; 3)A计算D(PU a E(PU a,K S)得出秘密钥K S。因为只有A能解密该消息,只有A和B知道K S; 4)A丢掉PU a,PR a,B丢掉PU a。 A和B 可以用传统的密码和会话密钥K S安全通信。 ●Key Distribution Center密钥分发中心 ●问题的提出 1)密钥管理量的困难 传统密钥管理:两两分别用一对密钥时,则n个用户需要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。如: n=100 时, C(100,2)=4,995 n=5000时, C(5000,2)=12,497,500 (2)数字签名的问题 传统加密算法无法实现抗抵赖的需求。 密钥分发 1)每个用户与KDC有共享主密钥(Master Key); 2)N个用户,KDC只需分发N个Master Key; 3)两个用户间通信用会话密钥(Session Key); (会话密钥:端系统之间的通信使用一个临时的密钥进行加密,这个密钥叫会话密钥) 4)用户必须信任KDC;

密码学基础知识

【1】古典密码 1、置换密码 置换密码将明文中的字母顺序重新排列,但字母本身不变,由此形成密文。换句话说,明文与密文所使用的字母相同,只是它们的排列顺序不同。 我们可以将明文按矩阵的方式逐行写出,然后再按列读出,并将它们排成一排作为密文,列的阶就是该算法的密钥。在实际应用中,人们常常用某一单词作为密钥,按照单词中各字母在字母表中的出现顺序排序,用这个数字序列作为列的阶。 【例1】我们以coat作为密钥,则它们的出现顺序为2、3、1、4,对明文“attack postoffice”的加密过程见图1: 图1 对明文“attack postoffice”的加密过程 按照阶数由小到大,逐列读出各字母,所得密文为: t p o c a c s f t k t i a o f e. 对于这种列变换类型的置换密码,密码分析很容易进行:将密文逐行排列在矩阵中,并依次改变行的位置,然后按列读出,就可得到有意义的明文。为了提高它的安全性,可以按同样的方法执行多次置换。例如对上述密文再执行一次置换,就可得到原明文的二次置换密文: o s t f t a t a p c k o c f i e 还有一种置换密码采用周期性换位。对于周期为r的置换密码,首先将明文分成若干组,每组含有r个元素,然后对每一组都按前述算法执行一次置换,最后得到密文。 【例2】一周期为4的换位密码,密钥及密文同上例,加密过程如图2: 图2 周期性换位密码

2、 替代密码 单表替代密码对明文中的所有字母都用一个固定的明文字母表到密文字母表的映射 。换句话说,对于明文 ,相应的密文为 = 。 下面介绍几种简单的替代密码。 1. 加法密码

了解网络安全之密码学的基础知识

了解网络安全之密码学的基础知识 密码学要实现的基本功能 数据加密的基本思想是通过变换信息的表示形式来伪装需要保护的敏感信息,使非授权者不能了解被保护信息的内容。网络安全使用密码学来辅助完成在传递敏感信息的的相关问题,主要包括: (I)机密性(confidentiality) 仅有发送方和指定的接收方能够理解传输的报文内容。窃听者可以截取到加密了的报文,但不能还原出原来的信息,及不能达到报文内容。 (II)鉴别(authentication) 发送方和接收方都应该能证实通信过程所涉及的另一方,通信的另一方确实具有他们所声称的身份。即第三者不能冒充跟你通信的对方,能对对方的身份进行鉴别。 (III)报文完整性(message intergrity) 即使发送方和接收方可以互相鉴别对方,但他们还需要确保其通信的内容在传输过程中未被改变。 (IV)不可否认性(non-repudiation) 如果我们收到通信对方的报文后,还要证实报文确实来自所宣称的发送方,发送方也不能在发送报文以后否认自己发送过报文。 加密算法 加密技术根据其运算机制的不同,主要有对称加密算法、非对称加密算法和单向散列算法。其中各有优缺点,他们之间协合合作,共同实现现代网络安全应用。 对称密码算法 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。 (I) 凯撒密码Casesar cipher: 将明文报文中的每个字母用字母表中该字母后的第R个字母来替换,达到加密的目的。 (II) DES,3DES和AES DES(Data Encryption Standard) 算法是美国政府机关为了保护信息处理中的计算机数据而使用的一种加密方式,是一种常规密码体制的密码算法,目前已广泛使用。该算法输入的是64比特的明文,在64比特密钥的控制下产生64比特的密文;反之输入64比特的密文,输出64比特的明文。64比特的密钥中含有8个比特的奇偶校验位,所以实际有效密钥长度为56比特。 1997 年RSA数据安全公司发起了一项“DES 挑战赛”的活动,志愿者四次分别用四个月、41天、56个小时和22个小时破解了其用56bit DES算法加密的密文。即DES加密算法在计算机速度提升后的今天被认为是不安全的。 3DES 是DES算法扩展其密钥长度的一种方法,可使加密密钥长度扩展到128比特(112比特有效)或192比特(168比特有效)。其基本原理是将128比特的密钥分为64比特的两组,对明文多次进行普通的DES加解密操作,从而增强加密强度。 AES(Advanced Encryption Standard)是2001年NIST宣布的DES后继算法。AES处理以128bit数据块为单位的对称密钥加密算法,可以用长为128,192和256位的密钥加密。 NIST估计如果用能在1秒钟内破解56bitDES算法的计算机来破解128位的AES密密钥,要用大约149 亿万年时间。 对称算法最主要的问题是:由于加解密双方都要使用相同的密钥,因此在网络安全中,发送、接收数据之前,必须完成密钥的分发。因而,密钥的分发便成了该加密体系中的最薄弱因而风险最大的环节。各种基本的手段均很难保障安全、高效地完成此项工作。在对称算

第二讲(密码学基础)

2010-9-261 第二章:密码学基础 一、密码学的基本概念 二、密码体制分类 三、密码分析 四、几种古典加密算法 五、流密码

2010-9-262 一、密码学的基本概念 密码学(Cryptology):研究信息系统安全保密的科学。它包含两个分支, h 密码编码学(Cryptography),对信息进行编码实现隐蔽信息的一门学问 h 密码分析学(Cryptanalysis),研究分析破译密码的学问。 两者的矛盾是密码学发展的内在动力 外在动力:现实生活对信息安全的需求

2010-9-263几个概念(一) 。明文(消息)(Plaintext) :被隐蔽消息。密文(Ciphertext):明文经密码变换成的一种隐蔽形式。加密(Encryption):将明文变换为密文的过程。解密(Decryption):加密的逆过程,即由密文恢复出原明文的过程。 加密员或密码员(Cryptographer):对明文进行加密操作的人员。

2010-9-264 几个概念(二)。加密算法(Encryption algorithm):密码员对明文进行加密时所采用的一组规则。 接收者(Receiver):传送消息的预定对象。解密算法:接收者对密文进行解密时所采用的一组规则。 密钥(Key):控制加密和解密算法操作的数据处理,分别称作加密密钥和解密密钥。 截收者(Eavesdropper):在信息传输和处理系统中的非受权者,通过搭线窃听、电磁窃听、声音窃听等来窃取机密信息。

2010-9-265几个概念(三)密码分析(Cryptanalysis):截收者试图通过分析从截获的密文推断出原来的明文或密钥。密码分析员(Cryptanalyst):从事密码分析的人。被动攻击(Passive attack):对一个保密系统采取截获密文进行分析的攻击。 主动攻击(Active attack):非法入侵者(Tamper)、攻击者(Attcker)或黑客(Hacker)主动向系统窜扰,采用删除、增添、重放、伪造等窜改手段向系统注入假消息,达到利已害人的目的。

武汉大学密码学课件-张焕国教授

密码学 (第八讲) 复习对称密码学 张焕国 武汉大学计算机学院

目录 1、密码学 密码学的基本概念 密码 、古典密码 2、古典 3、数据加密标准( ) 、数据加密标准(DES DES) ) AES)4、高级 高级数据加密标准( 数据加密标准(AES ) 、中国商用密码(SMS4 5、中国商用密码( SMS4) 6、分组密码的应用技术 7、序列密码 8、习题课:复习对称密码 9、公开密钥密码( 、公开密钥密码(11)

目录 公开密钥密码(22)10、 10 11、数字签名(1) 12、数字签名(2) 、HASH函数 13 13、 、认证 14、 14 、密钥管理 15、 15 技术 PKI技术 16 16、 、PKI 、习题课:复习公钥密码17、习题课:复习公钥密码17 、总复习//检查:综合实验18、总复习 18

要求 ①同学们书面作业为所有奇数号的题目,要交作业。 ②偶数号的题目中的一部分由辅导老师在作业课上讲解, 一部分点学生上台解答。 ③期末验收大作业。

第一讲复习题 ①解释信息安全的含义。 ②密码的基本思想是什么? ③密码体制分哪些类型?各有什么优缺点? 密码分析有哪些类型? 什么是密码分析?密码分析有哪些类型? ④什么是密码分析? ⑤为什么说 任何实用的密码都是可破的? 理论上,任何实用的密码都是可破的? 为什么说理论上, ⑥计算机的程序文件和数据库文件加密容易受到什么攻击? 为什么?

第二讲复习题 ①已知置换如下: 明文=642135 ,密文=? 密文=214365 ,明文=? ②使加法密码算法称为对合运算的密钥k 称为对合密钥,以英文为例求出其对合密钥。 1 2 3 4 5 6 3 5 1 6 4 2 P =

密码安全学论文

密码学与信息安全基础

摘要 计算机网络飞速发展的同时,安全问题不容忽视。网络安全经过了二十多年的发展,已经发展成为一个跨多门学科的综合性科学,它包括:通信技术、网络技术、计算机软件、硬件设计技术、密码学、网络安全与计算机安全技术等。 在理论上,网络安全是建立在密码学以及网络安全协议的基础上的。密码学是网络安全的核心,利用密码技术对信息进行加密传输、加密存储、数据完整性鉴别、用户身份鉴别等,比传统意义上简单的存取控制和授权等技术更可靠。加密算法是一些公式和法则,它规定了明文和密文之间的变换方法。从技术上,网络安全取决于两个方面:网络设备的硬件和软件。网络安全则由网络设备的软件和硬件互相配合来实现的。但是,由于网络安全作为网络对其上的信息提供的一种增值服务,人们往往发现软件的处理速度成为网络的瓶颈,因此,将网络安全的密码算法和安全协议用硬件实现,实现线速的安全处理仍然将是网络安全发展的一个主要方向。 在安全技术不断发展的同时,全面加强安全技术的应用也是网络安全发展的一个重要内容。同时,网络安全不仅仅是防火墙,也不是防病毒、入侵监测、防火墙、身份认证、加密等产品的简单堆砌,而是包括从系统到应用、从设备到服务的比较完整的、体系性的安全系列产品的有机结合。 总之,网络在今后的发展过程中不再仅仅是一个工具,也不再是一个遥不可及仅供少数人使用的技术专利,它将成为一种文化、一种生活融入到社会的各个领域。 关键词:计算机;网络;安全;防范

1.密码学的发展历程 密码学在公元前400多年就早已经产生了,正如《破译者》一书中所说“人类使用密码的历史几乎与使用文字的时间一样长”。密码学的起源的确要追溯到人类刚刚出现,并且尝试去学习如何通信的时候,为了确保他们的通信的机密,最先是有意识的使用一些简单的方法来加密信息,通过一些(密码)象形文字相互传达信息。接着由于文字的出现和使用,确保通信的机密性就成为一种艺术,古代发明了不少加密信息和传达信息的方法。例如我国古代的烽火就是一种传递军情的方法,再如古代的兵符就是用来传达信息的密令。就连闯荡江湖的侠士,都有秘密的黑道行话,更何况是那些不堪忍受压迫义士在秘密起义前进行地下联络的暗语,这都促进了密码学的发展。 事实上,密码学真正成为科学是在19世纪末和20世纪初期,由于军事、数学、通讯等相关技术的发展,特别是两次世界大战中对军事信息保密传递和破获敌方信息的需求,密码学得到了空前的发展,并广泛的用于军事情报部门的决策。例如在希特勒一上台时,德国就试验并使用了一种命名为“谜”的密码机,“谜”型机能产生220亿种不同的密钥组合,假如一个人日夜不停地工作,每分钟测试一种密钥的话,需要约4.2万年才能将所有的密钥可能组合试完,希特勒完全相信了这种密码机的安全性。然而,英国获知了“谜”型机的密码原理,完成了一部针对“谜”型机的绰号叫“炸弹”的密码破译机,每秒钟可处理2000个字符,它几乎可以破译截获德国的所有情报。后来又研制出一种每秒钟可处理5000个字符的“巨人”型密码破译机并投入使用,至此同盟国几乎掌握了德国纳粹的绝大多数军事秘密和机密,而德国军方却对此一无所知;太平洋战争中,美军成功破译了日本海军的密码机,读懂了日本舰队司令官山本五十六发给各指挥官的命令,在中途岛彻底击溃了日本海军,击毙了山本五十六,导致了太平洋战争的决定性转折。因此,我们可以说,密码学为战争的胜利立了大功。在当今密码学不仅用于国家军事安全上,人们已经将重点更多的集中在实际应用,在你的生活就有很多密码,例如为了防止别人查阅你文件,你可以将你的文件加密;为了防止窃取你钱物,你在银行账户上设置密码,等等。随着科技的发展和信息保密的需求,密码学的应用将融入了你的日常生活。 2.密码学的基础知识

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