两种密码体制的对比表
1、密码体制分类及典型算法描述
1、密码体制分类及典型算法描述密码体制分为三类：1、换位与代替密码体质2、序列与分组密码体制3、对称与非对称密钥密码体制。
典型算法描述：2、试对代替密码和换位密码进行安全性分析。
1.单表代替的优缺点优点: 明文字符的形态一般将面目全非缺点: (A) 明文的位置不变; (B) 明文字符相同,则密文字符也相同; 从而导致:(I) 若明文字符e被加密成密文字符a,则明文中e的出现次数就是密文中字符a的出现次数; (II) 明文的跟随关系反映在密文之中. 因此,明文字符的统计规律就完全暴露在密文字符的统计规律之中.形态变但位置不变 2. 多表代替的优缺点优点: 只要(1) 多表设计合理,即每行中元互不相同,每列中元互不相同.(这样的表称为拉丁方表) (2) 密钥序列是随机序列即具有等概性和独立性。
这个多表代替就是完全保密的。
等概性:各位置的字符取可能字符的概率相同独立性在其它所有字符都知道时也判断不出未知的字符取哪个的概率更大。
2. 多表代替的优缺点密钥序列是随机序列意味着1密钥序列不能周期重复2密钥序列必须与明文序列等长3这些序列必须在通信前分配完毕4大量通信时不实用5分配密钥和存储密钥时安全隐患大。
缺点周期较短时可以实现唯密文攻击。
换位密码的优缺点优点: 明文字符的位置发生变化;缺点: (A) 明文字符的形态不变;从而导致: (I) 密文字符e的出现频次也是明文字符e的出现次数; 有时直接可破! (如密文字母全相同) 换位密码优缺点总结:位置变但形态不变. 代替密码优缺点总结: 形态变但位置不变3、ADFGX密码解密过程分析1918年第一次世界大战已经接近尾声。
为了挽回日趋不利的局面德军集中了500万人的兵力向协约国发动了猛烈的连续进攻。
采用一种新密码ADFGX密码体制。
该密码用手工加解密费时不多符合战地密码的基本要求。
进行了两次加密有两个密钥一个是代替密钥棋盘密钥一个是换位密钥。
其结果是把前面代替加密形成的代表同一明文字符的两个字母分散开破坏密文的统计规律性。
计算机网络-7-2-两种密码体制
计算机⽹络-7-2-两种密码体制两种密码学体制对称秘钥密码体制所谓对称秘钥密码体制，即加密秘钥与解密秘钥是使⽤相同的密码体制。
D K (Y )=D K (E K (X )X数据加密标准DES 属于对称秘钥密码体制，DES 是⼀种分组密码。
在加密前，先对整个明⽂进⾏分组。
每⼀组为64位长的⼆进制数据，然后对每⼀个64位的数据进⾏加密处理，产⽣⼀组64位密⽂数据、最后将各组密⽂串接起来，即得出整个的密⽂，使⽤的秘钥占64位（实际秘钥长度为56位，加上8位⽤于奇偶校验）。
DES 的保密性仅取决于对秘钥的保密，⽽算法是公开的。
但是随着技术的发展，56位的DES 已不再被认为是安全的。
对于56位的DES 秘钥问题，学者们提出了三重DES(3DES)⽅案：把⼀个64位明⽂⽤⼀个秘钥加密，然后再⽤另⼀个秘钥解密，再使⽤第⼀个秘钥加密：在这⾥X 是明⽂，⾸先使⽤K1进⾏加密，然后使⽤K2进⾏解密，再使⽤K1进⾏加密。
Y =DES K 1(DES −1K 2(DES K 1(X )))三重DES ⼴泛应⽤于⽹络、⾦融、信⽤卡信息等。
公钥密码体制公钥密码体制(⼜称之为公开密钥密码体制) 使⽤不同的加密秘钥和解密秘钥。
公钥秘钥产⽣的两个⽅⾯由于对称秘钥密码体制的秘钥分配问题。
对数字签名的需求。
在对称秘钥体制中，加解密双⽅使⽤的都是相同的秘钥，但是这种情况下⽆论是事先约定好使⽤什么密⽂还是使⽤信使派送，都不妥当。
在公钥密码体制提出后不久，⼈们就找到了三种公钥密码体制：最著名的就是RSA 体制。
在公开密码体制中，加密秘钥PK （public key ）即公钥是向公众公开的，⽽解密秘钥SK （secret key ）即私钥或密钥是需要保密的，加密算法E 和解密算法D 也都是公开的。
公钥密码体系的加密和解密过程有如下特点秘钥对产⽣器产⽣出接收者B 的⼀对秘钥：加密秘钥PK B 和解密秘钥SK B 。
发送者A 所⽤的加密秘钥PK B 就是接收者B 的公钥，它向公众公开，⽽B 使⽤的解密秘钥SK B 就是接收者B 的私钥，对其他⼈都要保密。
常见的密码体制
常见的密码体制
常见的密码体制分为两种：私⽤密钥加密技术和公开密钥加密技术，前者是对称加密，后者是⾮对称加密。
1.私⽤密钥加密技术（对称加密）：
加密和解密采⽤相同的密钥，对于具有n个⽤户的系统需要n(n-1)/2个密钥。
在⽤户群不是很⼤的情况下存放，对于⼤⽤户分布式，密钥的分配和保存会成为问题。
DES是对机密信息进⾏加密和验证随机报⽂⼀起发送报⽂摘要来实现。
DES密钥长度为56bit，Triple DES（DES的⼀种变形）将56bit的密钥长度的算法对实现信息进⾏3次加密，是长度达到了112bit。
对称加密系统仅能⽤于对数据进⾏加解密处理，提供数据的机密性，不能⽤于数字签名。
2.公开密钥加密技术（⾮对称加密）：
加密和解密相对独⽴，分别⽤两种不同的密钥，公钥向公众公开，谁都可以使⽤，私钥只有解密⼈知道，公钥⽆法⽤于解密。
RSA算法就是典型的⾮对称加密。
公钥⽅便实现数字签名和验证，但算法复杂，效率低。
对于n个⽤户的系统，仅需要2n个密钥，公钥加密提供⼀下功能：
A.机密性
B.确认性
C.数据完整性
D.不可抵赖性
DES中明⽂按64位进⾏分组，密钥事实上是56位参与DES运算（64为只⽤56为具有较⾼的安全性，第8,16,24,32,40,48,56,64位⽤于校验位）。
分组后的明⽂组和56位的密钥按位交替或交换的⽅法形成密⽂组的加密⽅法。
⼊⼝参数有三个：key（密钥）、data（加解密的数据）、mode（⼯作模式）。
mode有两种，加密模式和解密模式，对应key的加密和解密过程。
客户端和服务端都需要保存key不泄露。
MD2、MD4和MD5密码体制
现代信息安全科技第一次作业1.研究说明MD2、MD4和MD5密码体制Message Digest Algorithm MD5（中文名为消息摘要算法第五版）为计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，用以提供消息的完整性保护。
该算法的文件号为RFC 1321（R.Rivest,MIT Laboratory for Computer Science and RSA Data Security Inc. April 1992），其开发历程如下所述：1)背景在 90年代初由MIT Laboratory for Computer Science和RSA Data Security Ic,的Ronald L. Rivest开发出来，经MD2、MD3和MD4发展而来。
它的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被“压缩”成一种保密的格式（就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数）。
不管是MD2、MD4还是MD5，它们都需要获得一个随机长度的信息并产生一个128位的信息摘要。
虽然这些算法的结构或多或少有些相似，但MD2的设计与MD4和MD5完全不同，那是因为MD2是为8位机器做设计优化的，而MD4和MD5却是面向32位的电脑。
这三个算法的描述和c语言源代码在Internet RFC 1321中有详细的描述，这是一份最权威的文档，由Ronald L. Rivest在1992年8月向IETF提交。
MD5最广泛被用于各种软件的密码认证和钥匙识别上。
通俗的讲就是人们讲的序列号。
2)MD2算法Rivest在1989年开发出MD2算法。
在这个算法中，首先对信息进行数据补位，使信息的字节长度是16的倍数。
然后以一个16位的检验和追加到信息末尾，并且根据这个新产生的信息计算出散列值。
后来，Rogier和Chauvaud发现如果忽略了检验将和MD2产生冲突。
MD2算法加密后结果是唯一的（即不同信息加密后的结果不同）。
3)MD4算法为了加强算法的安全性，Rivest在1990年又开发出MD4算法。
非对称密码体制ppt课件
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
小结
非对称密码体制 公开密钥加密系统基本原理如图所示。
公开密钥加密系统的优势是具有保密功能和鉴别功能。 公钥体制的主要特点：将加密和解密能力分开，实现多用户加 密的信息只能由一个用户解读，或一个用户加密的信息可由多用户 解读。
务，如：与哈希函数联合运用可生成数字签 名，可用于安全伪随机数发生器的构造，零 知识的证明等。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
实例：使用加密软件PGP
• 软件介绍：PGP是全球著名的、在信息安 全传输领域首选的加密软件，其技术特性 是了非对称的“公钥”和“私钥”加密体 系，创造性地把RSA公钥体系和传统的加 密体系结合起来，是目前最难破译的密码 体系之一。
• Alice拥有Joy、Mike、Bob和Ted四个人的公钥。 当Alice采用Bob的公钥对明文进行加密，然后把 密文进行传输。当Bob收到后，应用Bob的私钥进 行解密，得到原始明文。即使在传输过程中，被 其他人得到密文，由于他们不拥有Bob的私钥， 所以不能进行解密，不能得到原始明文。这就是 公钥密码体制的加密过程。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
实例：使用加密软件PGP
• 操作步骤：
– （1）安装软件； – （2）汉化软件； – （3）注册软件； – （4）创建和设置初始用户； – （5）导出并分发公钥； – （6）导入并设置其他人的公钥； – （7）使用公钥加密文件； – （8）将加密文件发送给对方； – （9）使用私钥进行解密。
浅析几种公钥密码体制
浅析几种公钥密码体制摘要：论述了RSA、Merkle-Hellman背包加密体制和椭圆曲线密码体制的基本原理，以及它们的优缺点，通过对比指出椭圆曲线密码体制的明显优点。
关键词：RSA；Merkle-Hellman背包加密体制；ECC；优缺点1引言公钥密码体制于1976年由W.DIffie和M.Hellman提出，同时R.Merkle在1978年也独立的提出这一体制[2]。
该密码体制就是针对私钥密码体制的缺陷被提出来的。
在公钥加密系统中，加密和解密是相对独立的，加密和解密会使用两把不同的密钥。
加密密钥向公众公开，谁都可以使用。
解密密钥只有解密人自己知道，非法使用者根据公开的加密密钥无法推算出解密密钥。
故其可称为公钥密码体制。
自从公钥密码体制被提出以来，出现了许多公钥密码方案如RSA、ELGamal 密码体制、背包算法和ECC、XTR、NTRU等。
下面就介绍一下各种密码体制的优缺点，并进行比较。
2RSA在Diffie和Hellman提出公钥系统观点以后，1977年麻省理工大学的Rivest、Shamir和Adleman提出了第一个比较完善的公钥密码算法,即RSA算法[2]。
RSA系统是公钥系统的最具有典型意义的方法，大多数使用公钥密码进行加密和数字签名的产品和标准使用的都是RSA算法。
RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，也易于理解和操作。
RSA是被研究得最广泛的公钥算法，从提出到现在已经二十多年，经历了各种攻击的考验，逐渐为人们接受，普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。
RSA的安全性依赖于大数的因子分解，但并没有从理论上证明破译RSA的难度与大数分解难度等价，即RSA的重大缺陷是无法从理论上把握它的保密性能如何，而且密码学界多数人士倾向于因子分解不是NP问题。
RSA的缺点主要有：（1）产生密钥很麻烦，受到素数产生技术的限制，因而难以做到一次一密。
（2）分组长度太大，为保证安全性，至少也要600bits以上，使运算代价很高，尤其是速度较慢，较对称密码算法慢几个数量级，且随着大数分解技术的发展，这个长度还在增加，不利于数据格式的标准化[6]。
1、密码体制分类及典型算法描述
1、密码体制分类及典型算法描述密码体制分为三类：1、换位与代替密码体质2、序列与分组密码体制3、对称与非对称密钥密码体制。
典型算法描述：2、试对代替密码和换位密码进行安全性分析。
1.单表代替的优缺点优点: 明文字符的形态一般将面目全非缺点: (A) 明文的位置不变; (B) 明文字符相同,则密文字符也相同; 从而导致:(I) 若明文字符e被加密成密文字符a,则明文中e的出现次数就是密文中字符a的出现次数; (II) 明文的跟随关系反映在密文之中. 因此,明文字符的统计规律就完全暴露在密文字符的统计规律之中.形态变但位置不变 2. 多表代替的优缺点优点: 只要(1) 多表设计合理,即每行中元互不相同,每列中元互不相同.(这样的表称为拉丁方表) (2) 密钥序列是随机序列即具有等概性和独立性。
这个多表代替就是完全保密的。
等概性:各位置的字符取可能字符的概率相同独立性在其它所有字符都知道时也判断不出未知的字符取哪个的概率更大。
2. 多表代替的优缺点密钥序列是随机序列意味着1密钥序列不能周期重复2密钥序列必须与明文序列等长3这些序列必须在通信前分配完毕4大量通信时不实用5分配密钥和存储密钥时安全隐患大。
缺点周期较短时可以实现唯密文攻击。
换位密码的优缺点优点: 明文字符的位置发生变化;缺点: (A) 明文字符的形态不变;从而导致: (I) 密文字符e的出现频次也是明文字符e的出现次数; 有时直接可破! (如密文字母全相同) 换位密码优缺点总结:位置变但形态不变. 代替密码优缺点总结: 形态变但位置不变3、ADFGX密码解密过程分析1918年第一次世界大战已经接近尾声。
为了挽回日趋不利的局面德军集中了500万人的兵力向协约国发动了猛烈的连续进攻。
采用一种新密码ADFGX密码体制。
该密码用手工加解密费时不多符合战地密码的基本要求。
进行了两次加密有两个密钥一个是代替密钥棋盘密钥一个是换位密钥。
其结果是把前面代替加密形成的代表同一明文字符的两个字母分散开破坏密文的统计规律性。
2对称密码体制
2011-12-10
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1997 年 DESCHALL 小 组 经 过 近 4 个 月 的 努 力 ， 通 过 Internet搜索了 × 1016 个密钥，找出了DES的密钥， 恢 搜索了3× 个密钥， 找出了 的密钥， 搜索了 的密钥 复出了明文。 复出了明文。 1998年5月美国 年 月美国 月美国EFF(electronics frontier foundation) 宣布，他们以一台价值20万美元的计算机改装成的专用解 宣布，他们以一台价值 万美元的计算机改装成的专用解 密机， 小时破译了56 比特密钥的 比特密钥的DES。 密机，用56小时破译了 小时破译了 。
2011-12-10
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DES首次被批准使用五年，并规定每隔五年由美国国 首次被批准使用五年， 首次被批准使用五年 家保密局作出评估， 家保密局作出评估，并重新批准它是否继续作为联邦加密 标准。最近的一次评估是在1994年1月，美国已决定 标准。最近的一次评估是在 年 月 美国已决定1998年 年 12月以后将不再使用 月以后将不再使用DES。因为按照现有的技术水平，采 月以后将不再使用 。因为按照现有的技术水平， 用不到几十万美元的设备，就可破开 密码体制。 用不到几十万美元的设备，就可破开DES密码体制。目前 密码体制 的新标准是AES，它是由比利时的密码学家Joan Daemen和 ，它是由比利时的密码学家 的新标准是 和 Vincent Rijmen设计的分组密码 设计的分组密码—Rijndael（荣代尔）。 设计的分组密码 （荣代尔）。
置换选择pc1循环移位置换选择pc2置换选择pc2置换选择164比特201492731子密钥产生器?给出每次迭代加密用的子密钥ki子密钥产生器框图密钥64bit置换选择1pc1除去第816?64位8个校验位201492732置换选择2pc2ci28bitdi28bit循环左移ti1bit循环左移ti1bitki57494133251791585042342618102595143352719113605044366355473931231576254463830221466153453729211352820124置换选择1pc1迭代次数12345678循环左移位位数11222222左循环移位位数2014927331417112415328156211023191242681672720132415231374755304051453348444939563453464250362932置换选择2pc2迭代次数910111213141516循环左移位数12222221201492734des的安全性?穷举攻击分析穷举攻击就是对所有可能的密钥逐个进行脱密测试直到找到正确密钥为止的一种攻击方法方法
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3、非对称的，通信双方是不平等的，因为加密消息和验证签名的人不能解密同一信息和产生同样的签名
典型
算法实例Βιβλιοθήκη 已有大量被广泛应用的对称密码算法
典型的代表有：
DES, 2DES, 3DES, AES,CAST-128,
IDEA, Blowfish,RC6, Rijndael
90年代后出现椭圆曲线等其他公钥算法。
主要
特点
1、运算速度快、密钥短、主要用于大量数据的加/解密、使用历史长
2、网络规模扩大后，密钥管理很困难
3、是对称的，通信双方是平等的（不能为发送者提供保护，因为密文可能由持有密钥的任何一方发出）无法解决消息确认问题
4、缺乏自动检测密钥泄露的能力
1、运算速度慢、密钥尺寸大、用途特定（主要用于密钥分配、数字签名、鉴别、数字信封）、历史短
2．发送方和接收方必须共享同一个密钥和同一个算法
1．用同一个算法加解密，而密钥有一对：一个用于加密，一个用于解密
2．发送和接收方每个拥有一对相互匹配的密钥中的一个
安全
条件
1．密钥必须保密
2．如果不掌握其他信息，要想解密报文是不可能或不现实的
3．知道所用的算法加上密文样本不足以破解密钥
1．两个密钥中的一个必须保密
ECC：有限域上的椭圆曲线上的离散对数计算难题(ECDLP，The Elliptic Curve Discrete Logarithm Problem)
密钥
特性
密钥是单一的1个，需要通信双方共同保护其秘密；密钥简单，但不好分配和管理
密钥是成对的2个，一个公开，一个私有；
公开密钥需要数字证书发布及可信第三者的管理
2001年Rijndael作为DES的替代者而成为最新的美国标准：AES
主要发展阶段为1976年以后：
1976年Diffie & Hellman的“New Directions in Cryptography”首次提出了不对称密钥密码思想；
1977年Rivest,Shamir & Adleman设计实现了RSA公钥算法；
2．如果不掌握其他信息，要想解密报文是不可能或不现实的
3．知道所用的算法加上一个密钥和密文样本，不足以破解另一个密钥
主要
发展
阶段
1977年DES正式成为ANSI标准；
80年代出现“过渡性”的“post DES”算法，如3DES, IDEA,RCx,CAST等；
90年代进一步成熟如Rijndael,RC6, MARS,Twofish, Serpent等算法出现；
对比项
对称密码体制
非对称密码体制（公钥密码体制）
安全性
安全性仅仅基于密钥的保密，而与公开的算法无关
安全性基于：1．密钥的长度（≥1024）；2．破密计算工作量（数学中NP-完全问题的计算困难性）
数学
基础
一种明文和密文间的、用替代和置换交替的方式构造的可逆映射函数
基于数学上的单向陷门函数
运行
条件
1．加密和解密用同一个密钥和同一个算法
（均通过增加轮数和密钥长度改进算法；针对被加密数据采用分组或流秘密方式加密）
三类公钥算法均基于对单向陷门函数的设计，算法复杂。
RSA：基于大整数分解难题（IFP，The Integer Factorization Problem）
ElGamal、Diffie-Hellman：有限域上的乘法群上的离散对数计算难题（DLP，The Discrete Logarithm Problem）