密码学原理与应用PPT课件
* * 主要特点：数据的安全基于密钥而不是算法的保密
*现代密码－公钥密码学（1976-）
*W. Diffie和E. M. Hellman提出公钥密码的思想(1976) *著名论文：W. Diffie and M. E. Hellman, New direction
in cryptography, IEEE Tran. On Information Theory, IT22, (6), 644-654,1976.
*明文转换为密文的运算类型
* 代替(Substitution) ：明文中每个元素映射成另一个元素 * 置换(Transposition) ：将明文元素重新排列 * 基本要求是不允许信息丢失（即可逆） * 大多数密码体制使用多层代替和置换（即乘积密码系统）
*
*所用的密钥数
* 对称密码：收发双方使用相同的密钥（又称为单钥或传统密码） * 非对称密码：收发双方使用不同的密钥（又称为双钥或公钥密码）
*
*明文处理方式
* 分组密码：每次处理输入的一组元素，相应地输出一组元素 * 流密码：连续地处理输入元素，每次输出一个元素（又称为序列
密码）
*
*密码学发展史简图
*
*密码学发展两大阶段
* 古典密码阶段(—1949)
交）
：特定应用领域（军事、政治、外
* 现代密码学阶段(1949—)：密码技术成为一门学科
*著名论文:
* Communication theory of secrecy systems,
Bell Syst. Tech. J.,Volume 28, 656-715, 1949.
*古典密码
* 密码学还不是科学,而是艺术 * 出现一些密码算法和加密设备 * 密码算法的基本手段出现，针对的是字符 * 简单的密码分析手段出现 * 主要特点：数据的安全基于算法的保密
得有意义的明文；
*或者利用对手已注入密钥的加密机（比如缴获得
* 到），对所有可能的明文依次加密直到得出与截获
3. 数字证书与PKI
一、密码学概论 1. 密码体制及其分类 2. 密码学发展简史 3. 密码分析概念和原理
*学科内涵
* 研究如何隐秘地传递信息的学科 * 对信息以及其传输的数学性研究 * 与数学、信息论、计算机科学等紧密相关 * 是信息安全（认证、访问控制等技术）的基础和核心 * 其首要目的是隐藏信息的涵义，而不是隐藏信息的存在
* 80年代出现“过渡性”的“Post DES”算法,如 IDEA、RCx、
CAST等
* 90年代对称密钥密码进一步成熟，Rijndael、RC6、MARS、
Twofish、Serpent等出现
* * 2001年Rijndael成为DES的替代者
*非授权者通过各种办法（如搭线窃听电磁信号等）来窃取机
*
*密码学（Cryptology） 泛指研究保密通信的学科，包括设计
和破译两个方面
* 密码编码学（Cryptography） 研究如何达到信息秘密性、鉴别
性等的科学，研究编码系统
* 密码编码者（cryptographer） * 密码分析学（Cryptanalysis） 研究如何破解密码系统，或伪造
*
*二十世纪早期密码机
*
*现代密码——发展初期（1949-1975）
* 计算机使得基于复杂计算的密码成为可能 * 相关技术的发展
* 1949年Shannon的《The Communication Theory of Secret Systems》 * 1967年David Kahn的《The Codebreakers》 * 1971-73年IBM Watson实验室的《Horst Feistel》等几篇技术报告
的算法，加密算法的输入为明文和密钥，输出为密文。
*密文(ciphertext) 加密后的消息。 *解密算法(decryption algorithm) 加密ecret key) 加密算法的输入，密钥独立于明文和算法， 算法根据所用的特定密钥而产生不同的输出。
*
一、密码学概论
1. 密码体制及其分类
2. 密码学发展简史
3. 密码分析概念和原理
二、密码编码学基本原理
1. 对称密码概念与典型算法：Feistel结构、DES等
2. 公钥密码概念与典型算法：RSA等
3. 消息认证概念与典型算法：MD5等
三、密码学典型应用
*
1. 加密设备的部署
2. 密钥管理与密钥分配
密信息，称其为截收者。
*截收者虽然不知道系统所用的密钥，但通过分析可能从截获
的密文推断出原来的明文或密钥，这一过程称为密码分析。
*研究如何从密文推演出明文或密钥的科学称为密码分析学。 *破译者使用的策略取决于加密方案的固有性质以及破译者掌
握的信息。
*
*
*传统破译法——穷举破译法
*方法：
*对截获的密文依次用各种可能的密钥试译，直到获
信息使密码系统失效的科学
* * 密码分析者（cryptanalyst）
*加密和破译既相互对立又密切相关，二者的相互作用促进了
密码学的发展
*密码系统——五元组（M，C，K，E，D）
* 明文空间 M * 密文空间 C * 密钥空间 K * 加密算法 E *解密算法 D
*
*明文(plaintext)原始的消息。 *加密算法(encryption algorithm) 对明文进行各种代替和变换
* 系统的保密性不依赖于对加密体制或算法的保密，而依赖于密钥
保密。这是著名的Kerckhoff原则
* * 加密和解密算法适用于所有密钥空间中的元素
* 系统便于实现和使用
*现代密码－密码技术的商用化（1977-）
* 1977：美国国家标准局(现美国家标准与技术研究所NIST)颁布对
称密码算法数据加密标准DES (Data Encryption Standard)
*1977年Rivest,Shamir & Adleman提出了RSA公钥算法
* *90年代逐步出现椭圆曲线等其他公钥算法
*主要特点：公钥密码使得发送端和接收端无密钥传输的
保密通信成为可能
*现代密码系统设计要求
* 系统即使达不到理论上是不可破的，也应当为实际上不可破的。
就是说，从截获的密文或某些已知的明文密文对，要决定密钥或 任意明文，在计算上是不可行的
*现代密码－公钥密码学（1976-）
*W. Diffie和E. M. Hellman提出公钥密码的思想(1976) *著名论文：W. Diffie and M. E. Hellman, New direction
in cryptography, IEEE Tran. On Information Theory, IT22, (6), 644-654,1976.
*明文转换为密文的运算类型
* 代替(Substitution) ：明文中每个元素映射成另一个元素 * 置换(Transposition) ：将明文元素重新排列 * 基本要求是不允许信息丢失（即可逆） * 大多数密码体制使用多层代替和置换（即乘积密码系统）
*
*所用的密钥数
* 对称密码：收发双方使用相同的密钥（又称为单钥或传统密码） * 非对称密码：收发双方使用不同的密钥（又称为双钥或公钥密码）
*
*明文处理方式
* 分组密码：每次处理输入的一组元素，相应地输出一组元素 * 流密码：连续地处理输入元素，每次输出一个元素（又称为序列
密码）
*
*密码学发展史简图
*
*密码学发展两大阶段
* 古典密码阶段(—1949)
交）
：特定应用领域（军事、政治、外
* 现代密码学阶段(1949—)：密码技术成为一门学科
*著名论文:
* Communication theory of secrecy systems,
Bell Syst. Tech. J.,Volume 28, 656-715, 1949.
*古典密码
* 密码学还不是科学,而是艺术 * 出现一些密码算法和加密设备 * 密码算法的基本手段出现，针对的是字符 * 简单的密码分析手段出现 * 主要特点：数据的安全基于算法的保密
得有意义的明文；
*或者利用对手已注入密钥的加密机（比如缴获得
* 到），对所有可能的明文依次加密直到得出与截获
3. 数字证书与PKI
一、密码学概论 1. 密码体制及其分类 2. 密码学发展简史 3. 密码分析概念和原理
*学科内涵
* 研究如何隐秘地传递信息的学科 * 对信息以及其传输的数学性研究 * 与数学、信息论、计算机科学等紧密相关 * 是信息安全（认证、访问控制等技术）的基础和核心 * 其首要目的是隐藏信息的涵义，而不是隐藏信息的存在
* 80年代出现“过渡性”的“Post DES”算法,如 IDEA、RCx、
CAST等
* 90年代对称密钥密码进一步成熟，Rijndael、RC6、MARS、
Twofish、Serpent等出现
* * 2001年Rijndael成为DES的替代者
*非授权者通过各种办法（如搭线窃听电磁信号等）来窃取机
*
*密码学（Cryptology） 泛指研究保密通信的学科，包括设计
和破译两个方面
* 密码编码学（Cryptography） 研究如何达到信息秘密性、鉴别
性等的科学，研究编码系统
* 密码编码者（cryptographer） * 密码分析学（Cryptanalysis） 研究如何破解密码系统，或伪造
*
*二十世纪早期密码机
*
*现代密码——发展初期（1949-1975）
* 计算机使得基于复杂计算的密码成为可能 * 相关技术的发展
* 1949年Shannon的《The Communication Theory of Secret Systems》 * 1967年David Kahn的《The Codebreakers》 * 1971-73年IBM Watson实验室的《Horst Feistel》等几篇技术报告
的算法，加密算法的输入为明文和密钥，输出为密文。
*密文(ciphertext) 加密后的消息。 *解密算法(decryption algorithm) 加密ecret key) 加密算法的输入，密钥独立于明文和算法， 算法根据所用的特定密钥而产生不同的输出。
*
一、密码学概论
1. 密码体制及其分类
2. 密码学发展简史
3. 密码分析概念和原理
二、密码编码学基本原理
1. 对称密码概念与典型算法：Feistel结构、DES等
2. 公钥密码概念与典型算法：RSA等
3. 消息认证概念与典型算法：MD5等
三、密码学典型应用
*
1. 加密设备的部署
2. 密钥管理与密钥分配
密信息，称其为截收者。
*截收者虽然不知道系统所用的密钥，但通过分析可能从截获
的密文推断出原来的明文或密钥，这一过程称为密码分析。
*研究如何从密文推演出明文或密钥的科学称为密码分析学。 *破译者使用的策略取决于加密方案的固有性质以及破译者掌
握的信息。
*
*
*传统破译法——穷举破译法
*方法：
*对截获的密文依次用各种可能的密钥试译，直到获
信息使密码系统失效的科学
* * 密码分析者（cryptanalyst）
*加密和破译既相互对立又密切相关，二者的相互作用促进了
密码学的发展
*密码系统——五元组（M，C，K，E，D）
* 明文空间 M * 密文空间 C * 密钥空间 K * 加密算法 E *解密算法 D
*
*明文(plaintext)原始的消息。 *加密算法(encryption algorithm) 对明文进行各种代替和变换
* 系统的保密性不依赖于对加密体制或算法的保密，而依赖于密钥
保密。这是著名的Kerckhoff原则
* * 加密和解密算法适用于所有密钥空间中的元素
* 系统便于实现和使用
*现代密码－密码技术的商用化（1977-）
* 1977：美国国家标准局(现美国家标准与技术研究所NIST)颁布对
称密码算法数据加密标准DES (Data Encryption Standard)
*1977年Rivest,Shamir & Adleman提出了RSA公钥算法
* *90年代逐步出现椭圆曲线等其他公钥算法
*主要特点：公钥密码使得发送端和接收端无密钥传输的
保密通信成为可能
*现代密码系统设计要求
* 系统即使达不到理论上是不可破的，也应当为实际上不可破的。
就是说，从截获的密文或某些已知的明文密文对，要决定密钥或 任意明文，在计算上是不可行的
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《现代密码学与应用》课件
《现代密码学与应用》
在这个PPT课件中，你将会了解现代密码学的基础知识，包括对称加密算法、 非对称加密算法和消息摘要算法。你还将了解常用的密码协议，数字签名与 认证的原理和应用领域。最后，我们将介绍一些实践案例和密码学的未来发 展趋势。
密码学基础
密码学的定义和发展历史
探索密码学的起源和发展，了解现代密码学 的重要性。
数字证书的组成和作用
介绍数字证书的结构和使 用，以及如何验证数字证 书的真实性。
PKI架构和CA体系
深入了解公钥基础设施 （PKI）和数字证书颁发 机构（CA）的体系结构。
应用领域
网络安全
探索密码学在网络安全中的应用，如数据保护 和入侵检测。
移动通信
了解密码学在移动通信中的应用，如加密短信 和安全通信协议。
SSH协议
2
信的安全和私密性。
介绍SSH协议，用于远程登录和安全
文件传输。
3
IPSec协议
探讨IPSec协议，用于实现虚拟私有
VPN协议
4
网络（VPN）和安全的网络通信。
了解各种VPN协议的工作原理和应用 场景。
数字签名与认证
数字签名的定义和原理
解释数字签名的作用和工 作原理，以及如何保证数 据的完整性和身份认证。
电子商务
研究密码学在电子商务中的应用，如加密支付 和数字货币。
物联网
探讨密码学在物联网中的应用，如设备认证和 数据加密。
实践案例
1
HTTPS实现原理
了解HTTPS的工作原理和加密机制，
OpenSSH安全配置技巧
2
以及实现一个安全的网站。
学习如何使用OpenSSH保护远程登
录和文件传输。
3
在这个PPT课件中，你将会了解现代密码学的基础知识，包括对称加密算法、 非对称加密算法和消息摘要算法。你还将了解常用的密码协议，数字签名与 认证的原理和应用领域。最后，我们将介绍一些实践案例和密码学的未来发 展趋势。
密码学基础
密码学的定义和发展历史
探索密码学的起源和发展，了解现代密码学 的重要性。
数字证书的组成和作用
介绍数字证书的结构和使 用，以及如何验证数字证 书的真实性。
PKI架构和CA体系
深入了解公钥基础设施 （PKI）和数字证书颁发 机构（CA）的体系结构。
应用领域
网络安全
探索密码学在网络安全中的应用，如数据保护 和入侵检测。
移动通信
了解密码学在移动通信中的应用，如加密短信 和安全通信协议。
SSH协议
2
信的安全和私密性。
介绍SSH协议，用于远程登录和安全
文件传输。
3
IPSec协议
探讨IPSec协议，用于实现虚拟私有
VPN协议
4
网络（VPN）和安全的网络通信。
了解各种VPN协议的工作原理和应用 场景。
数字签名与认证
数字签名的定义和原理
解释数字签名的作用和工 作原理，以及如何保证数 据的完整性和身份认证。
电子商务
研究密码学在电子商务中的应用，如加密支付 和数字货币。
物联网
探讨密码学在物联网中的应用，如设备认证和 数据加密。
实践案例
1
HTTPS实现原理
了解HTTPS的工作原理和加密机制，
OpenSSH安全配置技巧
2
以及实现一个安全的网站。
学习如何使用OpenSSH保护远程登
录和文件传输。
3
精品课件- 密码技术应用
二、对称密码体制
1、概念：也称共享密钥，对称密码算法是指加密密钥为同一密钥 或虽然不相同，但是由其中任意一个可以很容易推导出另一个的 密码算法。
2、对称密码技术原理 通过同一密钥，得出对称的加密和解密算法，进行加密和解密操 作。
二、对称密码体制
3、DES加密算法 （1）入口参数：
Key占8个字节，有效密钥长度为56位，8位用于奇偶校验； Data占8个字节，内容为要被加密或解密的数据； Mode为DES的工作方式，加密或解密。
二、数字签名原理
1、发送方签名过程 将原文进行哈希运算生成定长的消息摘要—>利用私钥加密信息 摘要得到数字签名—>将原文和数字签名一起发送给接收方
2、接收方验证过程 将消息中的原文和数字签名分离—>使用公钥解密数字签名得到 摘要—>使用相同的哈希函数计算原文的信息摘要—>比较解密后 获得的摘要和重新计算生成的摘要是否相等。
一、数字签名的含义
2、数字签名 含义：是电子签名的一种方式，只有信息的发送者才能产生，其 他人无法伪造的一段数字串，是对发送信息的真实性的证明。是 使用哈希函数生成消息摘要后使用公钥加密系统对其进行加密形 成的电子签名。
二、数字签名的作用与用途
1、数字签名的作用 （1）信息传输的保密性 （2）交易者身份的可鉴别性 （3）数据交换的完整性 （4）发送信息的不可否认性 （5）信息传递的不可重放性
二、对称密码体制
（2）工作原理： 将明文的64位数据块按位重新组合，进行前后置换操作，后经过 迭代运算生成新的64位数据块，进行与初始置换相反的逆置换， 最终得到密文输出。
二、对称密码体制
4、对称密码的优缺点 优点：安全性较高，加密解密速度快 缺点：
第1单元密码学概论精品PPT课件
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密文
1.1.4 基本概念
➢ 1. 加密与解密算法 ➢ 一个敏感的数据转换为不能理解的乱码的过程，
称为加密；将加密后的数据恢复为原文，称之为 解密。
➢ “算法”这个词用来描述一个方法或一个循序渐 进的过程。它是指一系列有特定顺序的指令或者 要以特定顺序做的事情。一个算法要遵循一个固 定的指令系列，或者包含一系列问题，并根据这 些问题的答案来描述要遵循的相应步骤。
给定一个置换 ：
f 12243143
1 234 E NG I N EER I NG
换位密码（续）
现在根据给定的置 换，按第2列，第4列， 第1列，第3列的次序排 列，就得得到密文：
NIEGERNEN IG
在这个加密方案中，密 钥就是矩阵的行数m和 列数n，即m*n＝3*4， 以及给定的置换矩阵。 也就是：
专有名词、特殊用语等的代码来发送消息，一般只能用于传送一 组预先约定的消息。
2．替换加密 将明文字母表M中的每个字母替换成密文字母表C中的字母。
这一类密码包括移位密码、替换密码、仿射密码、乘数密码、多 项式代替密码、密钥短语密码等。这种方法可以用来传送任何信 息，但安全性不及代码加密。因为每一种语言都有其特定的统计 规律，如英文字母中各字母出现的频度相对基本固定，根据这些 规律可以很容易地对替换加密进行破解。典型的有凯撒密码。
古典密码体制-----代替密码
代替密码：明文中每一个字符被替换成密文中的另外一个字符。 四类典型的代替密码：简单代替密码、多名码代替密码、多字母代
替密码、多表代替密码换位密码。
密文： 算法： 明文：
密码技术基础知识ppt课件
19
公钥基础设施
PKI系统组成
证书发布系统 证书发布系统负责证书的发放，如可以通过用户自己
，或是通过目录服务器发放。目录服务器可以是一个组织中现 存的，也可以是PKI方案中提供的。
20
公钥基础设施
PKI的应用
PKI的应用非常广泛，包括应用在web服务器和浏览器 之间的通信、电子邮件、电子数据交换(EDI)、在Intenet上的 信用卡交易和虚拟私有网(VPN)等。
对称加密算法相比非对称加密算法来说，加解密的效率要高得 多。但是缺陷在于对于秘钥的管理上，以及在非安全信道中通讯时， 密钥交换的安全性不能保障。所以在实际的网络环境中，会将两者混 合使用。
12
目录
公钥基础设施
简介 PKI系统组成 PKI的应用
13
公钥基础设施
简介
PKI是“Public Key Infrastructure”的缩写，意为“公钥基础 设施”。简单地说，PKI技术就是利用公钥理论和技术建立的提供信息 安全服务的基础设施。公钥体制是目前应用最广泛的一种加密体制， 在这一体制中，加密密钥与解密密钥各不相同，发送信息的人利用接 收者的公钥发送加密信息，接收者再利用自己专有的私钥进行解密。 这种方式既保证了信息的机密性，又能保证信息具有不可抵赖性。
26
数字摘要技术
数字摘要的常用技术
4、Base64 Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法 ，由于2的6次方等于64，所以每6位为一个单元，对应摸个可打印字 符，三个娭毑有24位，，对应4个Base64单元，即三个字节需要用4个 打印字符来表示。
27
数字摘要技术
数字摘要的应用
40
密钥管理技术
密钥的分配
公钥基础设施
PKI系统组成
证书发布系统 证书发布系统负责证书的发放，如可以通过用户自己
，或是通过目录服务器发放。目录服务器可以是一个组织中现 存的，也可以是PKI方案中提供的。
20
公钥基础设施
PKI的应用
PKI的应用非常广泛，包括应用在web服务器和浏览器 之间的通信、电子邮件、电子数据交换(EDI)、在Intenet上的 信用卡交易和虚拟私有网(VPN)等。
对称加密算法相比非对称加密算法来说，加解密的效率要高得 多。但是缺陷在于对于秘钥的管理上，以及在非安全信道中通讯时， 密钥交换的安全性不能保障。所以在实际的网络环境中，会将两者混 合使用。
12
目录
公钥基础设施
简介 PKI系统组成 PKI的应用
13
公钥基础设施
简介
PKI是“Public Key Infrastructure”的缩写，意为“公钥基础 设施”。简单地说，PKI技术就是利用公钥理论和技术建立的提供信息 安全服务的基础设施。公钥体制是目前应用最广泛的一种加密体制， 在这一体制中，加密密钥与解密密钥各不相同，发送信息的人利用接 收者的公钥发送加密信息，接收者再利用自己专有的私钥进行解密。 这种方式既保证了信息的机密性，又能保证信息具有不可抵赖性。
26
数字摘要技术
数字摘要的常用技术
4、Base64 Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法 ，由于2的6次方等于64，所以每6位为一个单元，对应摸个可打印字 符，三个娭毑有24位，，对应4个Base64单元，即三个字节需要用4个 打印字符来表示。
27
数字摘要技术
数字摘要的应用
40
密钥管理技术
密钥的分配
第04章 密码学原理
57 10 63 14
49 2 55 6
41 59 47 61
33 51 39 53
25 43 31 45
17 35 23 37
9 27 15 29
1 19 7 21
58 11 62 13
50 3 54 5
42 60 46 28
34 52 38 20
26 44 30 12
18 36 22 4
第4章 网络安全密码学基本理论
密码学是一门研究信息安全保护的科学。它最早可追溯到 几千年前，主要用于军事和外交通信。随着网络与信息技术的 发展，密码学的应用不再局限于军事、政治、外交领域，而是 逐步应用于社会各个领域，例如电子商务、个人安全通信、网 络安全管理等。 密码学的发展可大致划分为四个阶段：
第4章 网络安全密码学基本理论 第一个阶段：从古代到1949年。该时期的密码学没有数学
第4章 网络安全密码学基本理论 4.1.2 密码学基本概念
密码学，是保护明文的秘密以防止攻击者获知的科学。
密码分，析学是在不知道密钥的情况下识别出明文的科学。
明文，是指需要采用密码技术进行保护的消息。
密文，是指用密码技术处理“明文”后的结果，通常称为加
密消息。
第4章 网络安全密码学基本理论
将明文变换成密文的过程称作加密(encryption)。 其逆过程，即由密文恢复出原明文的过程称作解密
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。
第4章 网络安全密码学基本理论
加密
解密
明文
密文
密文
明文
图4-1 私钥密码体制原理示意图
第4章 网络安全密码学基本理论 密钥分配和管理是极为重要的问题。 为了保证加密消息的安全，密钥分配必须使用安全途径， 例如由专门人员负责护送密钥给接收者。 同时，消息发送方和接收方都需要安全保管密钥，防止非 法用户读取。 另外的问题是密钥量。由于加密和解密使用同一个密钥， 因此，与不同的接收者进行加密通信时，需要有几个不同的密
密码PPT课件
四、 现代密码中的计算复杂
性理论基础
一个密码系统的安全性可以通过破译
该系统的最好算法的计算复杂度来度量。 复杂度理论是指处理算法难度的分类。而 算法难度则是指执行一个算法所需消耗资 源的一个测度，这里资源是指下列4种类型： ①基本操作的数目；②所耗费的时间；③ 需要的存储空间；④需要的硬件数量。
6.3 序列(流)密码
工作特性W(N)是一个由系统所提 供的“实际保密性能”的度量。两种 不同的密码体制可以有相同的惟一解 距离，但工作特性不一样。
一 个 好 的 实 际 保 密 系 统 ， 其 W(n) 曲线虚线部分要保持足够高，以防止 窃听者找出其解，或者要迅速使它取 足够大的值，以致当窃听者分析出其 解时，已经失去时效。
(4) 选择扩展运算E。它将右边每组 32bitRi-1扩展成每组48bit的输出，其扩展 规律是按照将右边32bit数据进行模4运算， 模4运算中周期为0和1的数据重复一次，周 期为2和3的数据不重复，这样32位中就有 一半16位要重复，加上原来的32位即 16+32=48，即可构成48位。
(5) 加密运算。将上面选择扩展运 算E输出的48bit明文数据与子密钥产生 器输出的48bit子密。
下面，我们将从推远交点增大 惟一解距离改善理论保密性能和提 高密码的工作特性的改善实际保密 性两个方面进一步探讨。
减少信源冗余度，总的说来可以 分为两类：一种是直接法，即采用信 源编码的方法直接消除信源的冗余。 另一类是间接法，即采用扩散与混淆 的方法将信源冗余度在更大的范围上 扩散开或者加以扰乱混淆，以实现间 接减少信源冗余度的目的。
6.1 密码学的基本概念
通信加密，从消息与信号的类型划分， 可分为数字加密与模拟加密两大类。
第02章 密码学
4 hill密码(一种多表代换密码)
原理：矩阵中线性变换原理。优点完全隐藏了单字母频 率特性，采用矩阵形式，还隐藏了双字母的频率特性。 a，b，…z -0,1,…25。m个一组连续明文字母看成 是m维向量，跟一个m*m密钥矩阵相乘，结果模26. 密钥必须可逆。 c1 k11 k12 k13 k14 p1 m=4 c2 k 21 k 22 k 23 k 24 p 2 例题 p25 c3 k 31 k 32 k 33 k 34 p3 c 4 k 41 k 42 k 43 k 44 p 4
M
加密算法 K
密钥源
安全通道
明文M 加密算法 密钥 密文 解密算法
密文C: 完全随机杂乱的数据，意义不可理解。 密钥 K：密钥独立于明文。私密，保密。密钥越长，强度越高 解密算法是加密算法逆运算，需要足够强度。实际中加解密算 法是公开的。
2.3.1 对称密码体制概念
为保证通信安全，对称密码体制要满足：（2） 加密算法有足够强度，即破解难度足够高。 算法强度除了依赖本身外，主要密钥长度。 密钥越长强度越高。 发送者和接收者必须能够通过安全方法获得 密钥，并且密钥是安全的。一般加密算法和 解密算法都是公开的。只有密钥是私密的。
2.1.2 –密码系统安全性
无条件安全（理论） 计算上安全（实际应用）：理论上可破译，但 是需要付出十分巨大的计算，不能在希望的时 间或可行的经济条件下求出准确的答案。满足 以下标准： 破译密码的代价超出密文信息价值 破译密码的时间超出密文信息的有效生命期
2.1.2 –密码攻击两种方法
密码分析（密码攻击）：
密码学基础ppt课件
于对密钥的保密。
2019
29
对称密码算法 vs.非对称密码算法
对称密码算法（Symmetric cipher）：加密密钥和解 密密钥相同，或实质上等同，即从一个易于推出另一 个。又称传统密码算法（Conventional cipher)、秘密密 钥算法或单密钥算法。
DES、3DES、IDEA、AES
16
密码学
密码学（Cryptology）
• 研究信息系统安全保密的科学。由两个 相互对立、相互斗争，而且又相辅相成 、相互促进的分支科学所组成的，分别 称为密码编码学（Cryptography）和密码 分析学（Cryptanalysis）。
2019
17
密码编码学 Vs. 密码分析学
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（ Cryptanalysis ） • 主要研究加密消息的破译或消息的伪造。
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)。
2019 23
密码算法
密码算法（Cryptography Algorithm）：用于加密 和解密操作的数学函数。 加密算法（Encryption Algorithm）：发送者对明 文进行加密操作时所采用的一组规则。 解密算法（Decryption Algorithm）：接收者对密 文进行解密操作时所采用的一组规则。
90年代，逐步出现椭圆曲线等其他公钥算法。
公钥密码使得发送端和接收端无密钥传输的保密通 信成为可能！
2019 14
什么是密码学
密码学基本概念 密码体制分类 密钥管理
2019
29
对称密码算法 vs.非对称密码算法
对称密码算法（Symmetric cipher）：加密密钥和解 密密钥相同，或实质上等同，即从一个易于推出另一 个。又称传统密码算法（Conventional cipher)、秘密密 钥算法或单密钥算法。
DES、3DES、IDEA、AES
16
密码学
密码学（Cryptology）
• 研究信息系统安全保密的科学。由两个 相互对立、相互斗争，而且又相辅相成 、相互促进的分支科学所组成的，分别 称为密码编码学（Cryptography）和密码 分析学（Cryptanalysis）。
2019
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密码编码学 Vs. 密码分析学
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（ Cryptanalysis ） • 主要研究加密消息的破译或消息的伪造。
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)。
2019 23
密码算法
密码算法（Cryptography Algorithm）：用于加密 和解密操作的数学函数。 加密算法（Encryption Algorithm）：发送者对明 文进行加密操作时所采用的一组规则。 解密算法（Decryption Algorithm）：接收者对密 文进行解密操作时所采用的一组规则。
90年代，逐步出现椭圆曲线等其他公钥算法。
公钥密码使得发送端和接收端无密钥传输的保密通 信成为可能！
2019 14
什么是密码学
密码学基本概念 密码体制分类 密钥管理
《密码学概论》课件
未来展望
随着技术的不断进步，密码学将面临新的 挑战和机遇，如量子计算对现有加密算法 的威胁和新型加密算法的研发。
02
密码学基本原理
对称密码学
定义
对称密码学也称为传统密码学 ，它使用相同的密钥进行加密
和解密。
常见的对称加密算法
如AES（高级加密标准）、DES （数据加密标准）、IDEA（国 际数据加密算法）等。
为了应对这一挑战，需要发展基于量 子力学原理的新型加密算法，这些算 法在量子计算环境下是安全的。
密码学在物联网中的应用挑战
物联网设备的计算能力和存储 空间有限，这给密码算法的实
施带来了挑战。
物联网设备的多样性和异构 性也给密码学应用带来了挑 战，因为需要确保各种设备
之间的安全通信。
针对物联网设备的特性，需要 发展轻量级的密码算法和协议 ，以确保其安全性和效率。
AES算法
01
总结词：高级加密标准
02
详细描述：AES是一种对称加密 算法，使用128位、192位或256 位密钥对128位明文块进行加密 ，产生128位密文块。它是美国 政府采用的一种加密标准，被广 泛应用于各种安全协议和应用程
序中。
03
总结词：安全性
04
详细描述：AES具有高度的安 全性，被认为是目前最安全 的对称加密算法之一。它采 用了复杂的数学工具和算法 ，使得破解密文的难度非常
密码学在大数据安全中的应用挑战
01
大数据的特点是数据量大、处理速度快，这给数据的安全存储 和传输带来了挑战。
02
大数据的分布式处理和云计算环境也给数据的安全性带来了挑
战，需要确保数据的隐私和完整性。
针对大数据的特点，需要发展高效的密码算法和安全数据处理
随着技术的不断进步，密码学将面临新的 挑战和机遇，如量子计算对现有加密算法 的威胁和新型加密算法的研发。
02
密码学基本原理
对称密码学
定义
对称密码学也称为传统密码学 ，它使用相同的密钥进行加密
和解密。
常见的对称加密算法
如AES（高级加密标准）、DES （数据加密标准）、IDEA（国 际数据加密算法）等。
为了应对这一挑战，需要发展基于量 子力学原理的新型加密算法，这些算 法在量子计算环境下是安全的。
密码学在物联网中的应用挑战
物联网设备的计算能力和存储 空间有限，这给密码算法的实
施带来了挑战。
物联网设备的多样性和异构 性也给密码学应用带来了挑 战，因为需要确保各种设备
之间的安全通信。
针对物联网设备的特性，需要 发展轻量级的密码算法和协议 ，以确保其安全性和效率。
AES算法
01
总结词：高级加密标准
02
详细描述：AES是一种对称加密 算法，使用128位、192位或256 位密钥对128位明文块进行加密 ，产生128位密文块。它是美国 政府采用的一种加密标准，被广 泛应用于各种安全协议和应用程
序中。
03
总结词：安全性
04
详细描述：AES具有高度的安 全性，被认为是目前最安全 的对称加密算法之一。它采 用了复杂的数学工具和算法 ，使得破解密文的难度非常
密码学在大数据安全中的应用挑战
01
大数据的特点是数据量大、处理速度快，这给数据的安全存储 和传输带来了挑战。
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大数据的分布式处理和云计算环境也给数据的安全性带来了挑
战，需要确保数据的隐私和完整性。
针对大数据的特点，需要发展高效的密码算法和安全数据处理
精品课件-应用密码学-第5章 非对称密码(3)
2020/11/19
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15
1155
图5-1 y2≡x3+x+6所表示的曲线 图5-4 y2≡x3+x+6 (mod 11)所表示的曲线
通过比较y2≡x3+x+6在平面的曲线（见图5-1所示）和y2≡x3+x+6 ( mod 11) 在平面上的点（如图5-4所示），直观感觉没有太多的联系。
P +Q+ R1=O。则P+Q =- R1=R，如图5-2。
2020/11/19
2020/11/219020/11/
图5-2 R=P+Q示意图 2020/11/19
8
8 88
点P的倍点定义为：过P点做椭圆曲线的切线，设与椭圆曲线交于R1, 则 P+P+ R1=O, 故2P=- R1=R。如图5-3。
2020/11/19
5
5 55
本章的介绍以第一种椭圆曲线为主，如图5-1是y2≡x3+x+6所表示的曲线，该图 可以用matlab实现。显然该曲线关于x轴对称。
图5-1 y2≡x3+x+6所表示的 曲线
2020/11/19
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6
6 66
2．椭圆曲线的加法
2020/11/19
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20
2200
- ④ 计算点:(x1,y1)=kP - ⑤ 计算点:(x2,y2)=kQ，如果x2=0，则返回第③步 - ⑥ 计算:c=mx2 - ⑦ 传送加密数据(x1,y1,c)给B
（4）解密过程
当实体B解密从A收到的密文(x1,y1,c)时，执行步骤：
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图5-1 y2≡x3+x+6所表示的曲线 图5-4 y2≡x3+x+6 (mod 11)所表示的曲线
通过比较y2≡x3+x+6在平面的曲线（见图5-1所示）和y2≡x3+x+6 ( mod 11) 在平面上的点（如图5-4所示），直观感觉没有太多的联系。
P +Q+ R1=O。则P+Q =- R1=R，如图5-2。
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图5-2 R=P+Q示意图 2020/11/19
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点P的倍点定义为：过P点做椭圆曲线的切线，设与椭圆曲线交于R1, 则 P+P+ R1=O, 故2P=- R1=R。如图5-3。
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本章的介绍以第一种椭圆曲线为主，如图5-1是y2≡x3+x+6所表示的曲线，该图 可以用matlab实现。显然该曲线关于x轴对称。
图5-1 y2≡x3+x+6所表示的 曲线
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2．椭圆曲线的加法
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- ④ 计算点:(x1,y1)=kP - ⑤ 计算点:(x2,y2)=kQ，如果x2=0，则返回第③步 - ⑥ 计算:c=mx2 - ⑦ 传送加密数据(x1,y1,c)给B
（4）解密过程
当实体B解密从A收到的密文(x1,y1,c)时，执行步骤：