现代密码学之密码协议.
现代密码学PPT课件
信息安全所面临的威胁来自很多方面，并且随着时 间的变化而变化。这些威胁可以宏观地分为人为威 胁和自然威胁。
自然威胁可能来自于各种自然灾害、恶劣的场地环 境、电磁辐射和电磁干扰、网络设备自然老化等。 这些事件有时会直接威胁信息的安全，影响信息的 存储媒质。
3. 完整性业务
和保密业务一样，完整性业务也能应用于消息流、 单个消息或一个消息的某一选定域。用于消息流的 完整性业务目的在于保证所接收的消息未经复制、 插入、篡改、重排或重放，即保证接收的消息和所 发出的消息完全一样；这种服务还能对已毁坏的数 据进行恢复，所以这种业务主要是针对对消息流的 篡改和业务拒绝的。应用于单个消息或一个消息某 一选定域的完整性业务仅用来防止对消息的篡改。
2. 认证业务
用于保证通信的真实性。在单向通信的情况下，认 证业务的功能是使接收者相信消息确实是由它自己 所声称的那个信源发出的。在双向通信的情况下， 例如计算机终端和主机的连接，在连接开始时，认 证服务则使通信双方都相信对方是真实的（即的确 是它所声称的实体）；其次，认证业务还保证通信 双方的通信连接不能被第三方介入，以假冒其中的 一方而进行非授权的传输或接收。
恶意软件指病毒、蠕虫等恶意程序，可分为两类， 如图1.2所示，一类需要主程序，另一类不需要。前 者是某个程序中的一段，不能独立于实际的应用程 序或系统程序；后者是能被操作系统调度和运行的 独立程序。来自图1.2 恶意程序分类
对恶意软件也可根据其能否自我复制来进行分类。 不能自我复制的一般是程序段，这种程序段在主程 序被调用执行时就可激活。能够自我复制的或者是 程序段（病毒）或者是独立的程序（蠕虫、细菌 等），当这种程序段或独立的程序被执行时，可能 复制一个或多个自己的副本，以后这些副本可在这 一系统或其他系统中被激活。以上仅是大致分类， 因为逻辑炸弹或特洛伊木马可能是病毒或蠕虫的一 部分。
密码学sigma协议
密码学sigma协议
密码学中的sigma协议是一种交互式证明协议，主要用于证明一个实体掌握某个秘密值，同时不泄露该秘密值。
这种协议具有高度的安全性和灵活性，常被用于许多密码学应用中，如零知识证明、认证、密钥交换等。
sigma协议的基本流程是：首先，证明方需要选择一个随机值作为证明的附加信息，并对该值进行加密，然后将密文发送给验证方。
接下来，验证方会发送一个随机挑战给证明方，证明方需要使用秘密值和附加信息来回答挑战。
最后，验证方会检查回答是否正确，从而确认证明方掌握了秘密值，同时不会泄露该值。
sigma协议的安全性基于离散对数难题和复合可信的假设。
由于其高度的安全性和灵活性，sigma协议已经被广泛应用于数字签名、认证、密码学协议等领域，成为现代密码学中不可或缺的一部分。
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密码基础知识
密码基础知识密码学是一门研究如何保护信息安全，实现信息隐蔽与伪装的学科。
它涉及到许多基础知识，以下是一些主要的概念：密码学基本概念：密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学，主要目的是保护信息的机密性、完整性和可用性。
它包括密码编码学和密码分析学两个分支。
加密算法：加密算法是用于将明文（可读的信息）转换为密文（不可读的信息）的一种数学函数或程序。
常见的加密算法包括对称加密算法（如AES）和非对称加密算法（如RSA）。
解密算法：解密算法是用于将密文转换回明文的一种数学函数或程序。
它通常与加密算法相对应，使用相同的密钥或不同的密钥（取决于加密算法的类型）来执行解密操作。
密钥：密钥是用于加密和解密信息的秘密参数。
在对称加密中，加密和解密使用相同的密钥；在非对称加密中，加密和解密使用不同的密钥（公钥和私钥）。
密码分析：密码分析是研究如何破译密码的一门科学。
它涉及到对加密算法、密钥和密文的分析，以尝试恢复出原始的明文信息。
密码协议：密码协议是用于在网络环境中实现安全通信的一系列规则和约定。
常见的密码协议包括SSL/TLS（用于保护Web通信）和IPSec（用于保护IP层通信）。
散列函数：散列函数是一种将任意长度的输入数据映射为固定长度输出的数学函数。
在密码学中，散列函数通常用于生成消息的摘要，以确保消息的完整性。
数字签名：数字签名是一种用于验证消息来源和完整性的技术。
它涉及到使用私钥对消息进行加密（或签名），然后使用公钥进行解密（或验证签名）。
我们可以继续深入探讨密码学的一些进阶概念和原理：密码体制分类：对称密码体制：加密和解密使用相同的密钥。
优点是加密速度快，缺点是密钥管理困难。
常见的对称加密算法有DES、AES、IDEA等。
非对称密码体制（公钥密码体制）：加密和解密使用不同的密钥，其中一个密钥（公钥）可以公开，另一个密钥（私钥）必须保密。
优点是密钥管理简单，缺点是加密速度慢。
常见的非对称加密算法有RSA、ECC（椭圆曲线加密）等。
现代密码学原理与协议课后答案
现代密码学原理与协议课后答案
1.密码学原理：僵尸攻击
答案：僵尸攻击是一种攻击技术，它通过向大量受感染计算机之间传
播恶意软件，将其控制在一个网络中，从而实现攻击者的恶意目的。
2.密码学原理：哈希算法
答案：哈希算法是一种用于验证数据完整性的数学算法，它能够快速
地生成一个固定长度的散列值，这个值反映了输入数据的内容和长度，所
以不同的输入会生成不同的散列值。
3.密码学原理：公钥基础设施
答案：公钥基础设施（PKI）是管理公钥密码学系统中的证书等信息
的独立机构，它保证了数字证书的安全性，同时还保护使用公钥密钥将信
息加密和解密的用户的隐私。
4.密码学原理：数字签名
5.密码学原理：RSA算法
答案：RSA算法是一种非对称密码加密算法，它使用一对相关的密钥
来加密和解密信息，其中一个密钥用于加密信息，另一个则用于解密信息。
6.密码学原理：对称加密
答案：对称加密是一种加密算法，它只使用一个密钥来加密和解密信息。
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数字签名的基本概念
手写签名与数字签名的区别 手写签名是一种传统的确认方式，如写信、 手写签名是一种传统的确认方式，如写信、签订 协议、支付确认、批复文件等. 协议、支付确认、批复文件等
手写签名是所签文件的物理组成部分；数字签名必须与所签文件捆绑 在一起。 手写签名通过与标准签名比较或检查笔迹来验证，伪造签名比较容易； 数字签名是通过公开的验证算法来验证。好的数字签名算法应该伪造 签名十分困难。 手写签名不易复制；数字签名是一个二进制信息，十分容易复制，所 以必须防止数字签名重复使用。
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一般数字签名算法一般数字签名算法-DSA
参数 p：满足2L-1<p<2L 的大素数，其中512≤L≤1024且 L是64的倍数. q：p-1的素因子，满足2159<q<2160 ，即q长为160 比特. g：g≡h(p-1)/q mod p，其中h是满足1<h<p-1且使 得h(p-1)/q mod p>1的任一整数. 用户秘密钥x（0<x<q的随机数或伪随机数）； 用户的公开钥y：y≡gx mod p.
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一般数字签名算法
基于离散对数问题的数字签名体制是数字签 基于离散对数问题 名体制中最为常用的一类，其中包括 ElGamal签名体制、DSA签名体制、Okamoto 签名体制等.
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一般数字签名算法
离散对数签名体制 1) 参数和密钥生成 p：大素数；q：p-1或p-1的大素因子； g：g∈RZ*p，且gq≡1(mod p)， g∈R Z*p表示g是从Z*p中随机选取的， Z*p=Zp-{0}； x：用户A的秘密钥，1<x<q； y：用户A的公开钥，y≡gx(mod p).
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现代密码学代码实现
现代密码学代码实现现代密码学是一门研究如何保护信息安全的学科，它涵盖了许多不同的密码算法和协议。
在实际应用中，我们可以使用编程语言来实现这些密码算法和协议。
下面我将从几个常见的现代密码学算法和协议的实现角度来回答你的问题。
1. 对称加密算法：对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密。
常见的对称加密算法包括AES、DES和3DES。
在代码实现中，你需要引入相应的密码库或者模块，然后使用库中提供的函数或方法来进行加密和解密操作。
例如，在Python中，你可以使用`cryptography`库来实现AES加密算法，通过调用库中的函数来进行加密和解密操作。
2. 非对称加密算法：非对称加密算法使用一对密钥，分别是公钥和私钥。
常见的非对称加密算法包括RSA和ECC。
在代码实现中，你需要生成密钥对，并使用公钥进行加密，私钥进行解密。
同样，你需要引入相应的密码库或者模块，然后使用库中提供的函数或方法来进行加密和解密操作。
例如，在Java中，你可以使用`java.security`包来实现RSA算法，通过调用包中的类和方法来进行加密和解密操作。
3. 哈希函数：哈希函数是一种将任意长度的输入映射为固定长度输出的函数。
常见的哈希函数包括MD5、SHA-1和SHA-256。
在代码实现中，你需要引入相应的密码库或者模块，然后使用库中提供的函数或方法来计算哈希值。
例如，在C++中，你可以使用`openssl`库来实现SHA-256哈希函数，通过调用库中的函数来计算哈希值。
4. 数字签名：数字签名是一种用于验证消息完整性和身份认证的技术。
常见的数字签名算法包括RSA和ECDSA。
在代码实现中，你需要生成密钥对，并使用私钥进行签名，使用公钥进行验证。
同样，你需要引入相应的密码库或者模块，然后使用库中提供的函数或方法来进行签名和验证操作。
例如，在C#中，你可以使用`System.Security.Cryptography`命名空间来实现RSA数字签名算法，通过调用命名空间中的类和方法来进行签名和验证操作。
现代密码学第四版答案
现代密码学第四版答案第一章简介1.1 密码学概述1.1.1 什么是密码学？密码学是研究通信安全和数据保护的科学和艺术。
它涉及使用各种技术和方法来保护信息的机密性、完整性和可用性。
1.1.2 密码学的分类密码学可以分为两个主要方向：对称密码学和非对称密码学。
•对称密码学：在对称密码学中，发送者和接收者使用相同的密钥来进行加密和解密。
•非对称密码学：在非对称密码学中，发送者和接收者使用不同的密钥来进行加密和解密。
1.2 密码系统的要素1.2.1 明文和密文•明文（plaintext）：未经加密的原始消息。
•密文（ciphertext）：经过加密后的消息。
1.2.2 密钥密钥是密码系统的核心组成部分，它用于加密明文以生成密文，或者用于解密密文以恢复明文。
密钥应该是保密的，只有合法的用户才能知道密钥。
1.2.3 加密算法加密算法是用来将明文转换为密文的算法。
加密算法必须是可逆的，这意味着可以使用相同的密钥进行解密。
1.2.4 加密模式加密模式是规定了加密算法如何应用于消息的规则。
常见的加密模式包括电子密码本（ECB）、密码块链路（CBC）和计数器模式（CTR）等。
1.3 密码的安全性密码的安全性取决于密钥的长度、加密算法的复杂度以及密码系统的安全性设计。
第二章对称密码学2.1 凯撒密码凯撒密码是一种最早的加密方式，它将字母按照给定的偏移量进行位移。
例如，偏移量为1时，字母A加密后变为B，字母B变为C，以此类推。
2.2 DES加密算法DES（Data Encryption Standard）是一种对称密码算法，它使用56位密钥对64位的明文进行加密。
DES算法包括初始置换、16轮迭代和最终置换三个阶段。
2.3 AES加密算法AES（Advanced Encryption Standard）是一种对称密码算法，它使用128位、192位或256位的密钥对128位的明文进行加密。
AES算法使用了替代、置换和混淆等操作来保证对抗各种密码攻击。
现代密码学范畴
现代密码学范畴
现代密码学是一门研究和应用于保护信息安全的学科，其范畴包括以下几个方面：
1. 对称密码学：研究加密算法中的密钥管理，包括数据加密和解密。
2. 非对称密码学：研究使用公钥和私钥进行加密和解密的算法，也称为公钥密码学。
3. 消息认证码（MAC）：用于验证消息的完整性和真实性，
防止数据被篡改。
4. 数字签名：用于验证消息或文档的发信人身份，并确保消息的完整性和真实性。
5. 密码协议：研究通过密码控制通信过程中的安全性。
6. 认证和访问控制：研究证实用户身份，并控制其对系统或资源的访问权限。
7. 安全协议和协议分析：研究设计安全协议以及对现有协议进行分析和改进。
8. 密码算法设计与分析：研究设计新的密码算法并评估其安全性，以及分析现有算法的强弱点。
9. 密码学理论：研究密码学的数学基础，如复杂性理论、概率论和代数等。
现代密码学的范畴不仅仅局限于上述几个方面，随着信息技术的不断发展，还涉及到密码学与计算机科学、网络安全、量子密码学、生物密码学等多个交叉学科的应用和研究。
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比特承诺
利用基于单向函数的比特承诺方案如下：
Alice和 Bob共同选定一个单向函数，如Hash函数 Alice生成两个随机数和承诺比特串，计算单向函 数值并将结果（哈希值）和其中一个随机数发送 给Bob。 当Alice向Bob出示消息时，她把承诺比特串与另 一个随机数一起发送给Bob。 Bob计算hash值，并与第②步收到的值做比较以检 验消息的有效性。
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现代密码学
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上一讲内容回顾
有特殊性质的签名方案
盲签名 群签名与环签名 多重签名 聚合签名 代理签名 不可否认签名 一次签名 失败即停签名 „„
《现代密码学章主要内容
密码协议概念 比特承诺 公平抛币协议 安全多方计算 电子货币 电子选举 匿名协议
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本章主要内容
密码协议概念 比特承诺 公平抛币协议 安全多方计算 电子货币 电子选举 匿名协议
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密码协议概念
协议是一系列步骤，它包括两方或多方， 设计它的目的是要完成一项任务。一般包含 了三个方面的含义：
⑴ 协议需要二个或二个以上的主体参与。 ⑵ 参与者按照一定的次序交替地执行一系列的步 骤，在前一步尚未完成之前，后面的步骤不能被执 行。 ⑶ 参与者必须能够协同地完成某项任务，或达成某 种意向。
a 勒让德符号 p 1和
a q 1 ，若满足则计算
x 2 a(mod n) 的四个根：x1 , n x1 , x2 , n x2 ，其中 n x1 x 2 x ,x 2 。然后Alice随机猜测Bob选取的是 1 2 中的哪一个，并把猜测结果0或1发送给Bob（事先规 定大的用1表示，小的用0表示）.
公平掷币协议
4) Bob收到后0或1后将第2)步中选择的 x 发送给 Alice. * 5)Alice检验 x 是否属于 Z n ，是否属于 {x1 , x2 } ， 现在Alice根据第3)步和接收到x的可以知道她 的猜测是否正确，然后将p,q值传送给Bob. 6) Bob检验p,q是否是两个不同的素数，且验证 n=p*q是否成立。然后根据 x 2 a(mod p) 和 x 2 a(mod q)计算出 x1 , x 2 ，现在Bob也知道他和 Alice的博弈最终是谁赢了.
比特承诺
实例
Alice把消息（承诺）放在一个箱子里并将它 (只 有Alice有钥匙) 锁住送给Bob 等到Alice决定向Bob证实消息时，Alice把消息及 钥匙给Bob Bob能够打开箱子并验证箱子里的消息同Alice出 示的消息相同，且Bob确信箱子里的消息在他保管 期间没有被篡改。
比特承诺
本章主要内容
密码协议概念 比特承诺 公平抛币协议 安全多方计算 电子货币 电子选举 匿名协议
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公平掷币协议
分蛋糕问题：Alice切蛋糕，Bob优先选， 所以Alice要把蛋糕分得尽量均匀
抛币： Alice抛币 Bob猜测是花还是字
如果由一个人来完成，他可以作弊
公平掷币协议
公平掷币协议
4) Bob收到1后将第2）步中选择的 x x1 31 发送给Alice. * Z 5) Alice检验x属于 209 ，且 x x1 31 ，现在 Alice知道她的猜测是错误的，也就是说在博 弈当中Alice失败了，然后Alice将p=11,q=19 传送给Bob. 6) Bob检验p,q是两个不同的素数，且满足 n=p*q=11*19=219. Bob根据3）步Alice传给他 的数值1知道Alice猜测错了.
基于对称密码算法的比特承诺方案如下： Alice和 Bob共同选定某种对称加密算法。 Bob产生一个随机比特串并发送给Alice。 Alice随机选择一个密钥，同时生成一个她欲承诺 的比特串(也可以是一个比特)，然后利用对称加 密算法对“和”加密，最后将加密后的结果发送 给验证者Bob。 当需要Alice承诺时，她将密钥和承诺的比特发送 给Bob。 Bob利用密钥解密，并利用他的随机串检验比特的 有效性。
公平掷币协议
例：
1) Alice选择p=11,q=19, 然后把n=11*19=209发送 给Bob. 2) Bob在 Z* 中随机选取x=31<(209/2),计算 209 a x2 mod n 312 mod 209 125并把a=125发送给 Alice. a 125 a 125 1，所以a是模p的 3) 因为 p 1和 q 19 11 二次剩余，同时也是模q的二次剩余，所以Alice 验证得出a是模n的二次剩余；求出 x2 125 mod 209 的四个根是 x1 31, n x1 178, x2 64, n x2 145 假设Alice猜测Bob选取的是 x2 ，则把1发送给 Bob.
密码协议概念
密码协议的目的是参与协议的各方根据协
议中采用的密码算法，执行一系列规定的步 骤和操作，最终完成某项任务或达成一致的
意向。
本章主要内容
密码协议概念 比特承诺 公平抛币协议 安全多方计算 电子货币 电子选举 匿名协议
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比特承诺
生活实例 股市预测
Alice想对Bob承诺一个比特(也可以是一个 比特序列)，但不告诉Bob她的承诺，也就 是不向Bob泄露她承诺的比特值，直到某个 时间以后才提示(或公开)她的承诺；另一 方面，Bob可证实在Alice承诺后，她没有 改变她的承诺。
不能见面的两个人通过网络或者电话完成
⑴ Alice和Bob各有50%的机会获胜；
⑵ 任何一方欺骗则认为其在博弈中失败；
⑶ 协议执行结束后，Alice和Bob都知道结果
公平掷币协议
1) Alice发送一对大素数p,q的乘积n=p*q给Bob.
N应该为 Blum数
2) Bob在 Zn 中随机选取一个小于n/2的x,然后发送 a x 2 mod n 给Alice. 3) Alice校验 a 是否是模n的二次剩余，即是否满足