第4章 网络安全的密码学基础
第四章 密码学基础1
混乱：
指明文、密钥和密文之间的统计关系尽可能
复杂，使得攻击者无法理出三者的相互依赖 关系。
s-p网络的轮函数包括3个变换：代换、 置换、密钥混合。
4.3.2 DES数据加密标准
1 算法简介
数据加密标准(Data Encryption Standard,DES) 是使用 最广泛的密码系统。1973年美国国家标准局征求国家 密码标准文字，IBM公司于1974年提交，于1977年被 采纳为DES。 DES出现后20年间，在数据加密方面发挥了不可替代的 作用。20世纪90年代后，随着技术的发展，密钥长度 偏短，DES不断传出被破译的进展情况。1998年12月 美国国家标准局不再用DES作为官方机密，推荐为一般 商业应用，于2001年11月发布了高级加密标准 （AES）。
字母表是循环的，Z后面的是A，能定义替换
表，即密钥。 明文：a b c d e f g h I j k l m n o p q r s t uvwxyz 密文: D E F G H I J K L M N O P Q R S T U VWXYZABC
Caesar算法能用如下公式表示： C=E(3,m)=(m+3) mod 26 如果对字母表中的每个字母用它之后的第k个 字母来代换，而不是固定其后面第3个字母， 则得到了一般的Caesar算法： C=E(k,m)=(m+k) mod 26
如果加密、解密用不同的密钥，是非对 称加密。图解
Ek1(P)=C
Dk2(C)=P Dk2(Ek1(P))=P
4.1.3密码的分类 1按应用技术分：
手工密码 机械密码 电子机内乱密码
通过电子电线，程序进行逻辑运算，以少量制乱
密码学基础与网络安全
密码学基础与网络安全密码学基础与网络安全是现代社会不可或缺的重要内容，密码学是一门研究通信保密和信息完整性的学科，而网络安全是保护网络系统和数据免受未授权访问、使用、泄露、破坏和干扰的一系列技术和措施。
密码学基础是网络安全的核心基石，下面将从密码学基础的角度介绍网络安全。
密码学基础主要包括加密算法、解密算法和密钥管理三个方面。
加密算法是将明文转换为密文的过程，解密算法是将密文转换回明文的过程，密钥管理是生成、分配、存储和更新加密所需的密钥。
在网络安全中，加密算法主要用于加密通信过程中的数据，以确保数据的保密性。
常见的加密算法包括对称加密算法和非对称加密算法。
对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密，速度较快，但密钥传输和管理较为困难；非对称加密算法使用公钥进行加密，私钥进行解密，相对安全，但速度较慢。
常用的对称加密算法有DES、AES等，常用的非对称加密算法有RSA等。
除了加密算法，网络安全还需要确保数据的完整性和真实性。
为了验证数据的完整性，可以使用散列函数，将明文转换为固定长度的摘要，即散列值。
如果数据被篡改，散列值将发生变化，从而可以判断数据是否完整。
常用的散列函数有MD5、SHA等。
在网络通信过程中，加密算法和散列函数同样需要使用密钥。
因此，密钥管理也是保证网络安全的重要环节。
密钥管理包括生成强密码、定期更换密码、安全存储密码等步骤。
合理的密钥管理可以有效提高网络安全性。
网络安全也需要考虑其他方面的问题，如防火墙、入侵检测系统、访问控制等。
防火墙是网络与外部网络之间的保护壁垒，可以监控进出网络的数据流量，防止非法访问。
入侵检测系统可以监控网络活动，识别和阻止入侵行为。
访问控制可以限制对网络资源的访问，确保只有经过授权的用户才能访问。
总的来说，密码学基础是网络安全的重要基石，加密算法、散列函数和密钥管理是确保数据保密性、完整性和真实性的关键技术。
此外，网络安全还需要综合考虑其他方面的问题，如防火墙、入侵检测系统和访问控制。
网络安全的基础知识
网络安全的基础知识随着互联网的普及和发展，网络安全问题日益突出，成为我们生活和工作中不可忽视的重要议题。
为了确保个人信息的安全以及网络系统的稳定运行，我们需要具备一些基础的网络安全知识。
本文将从密码学、网络攻击与防御、数据隐私和安全意识等方面，为您提供一些关于网络安全基础的了解和建议。
一、密码学密码学是网络安全中的基础概念，它涉及加密和解密技术，用于确保信息在传输和存储过程中的机密性和完整性。
密码算法分为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秘密密钥进行加密和解密，而非对称密钥算法使用一对不同的密钥，公钥用于加密，私钥用于解密。
为了确保密码的安全性，我们需要注意以下几点：1. 密码复杂度和更新：保持密码的复杂度，使用包含字母、数字和特殊字符的组合，并定期更改密码，避免使用弱密码。
2. 双因素认证：使用双因素认证可以提高账户的安全性，通过密码之外的身份验证方式来确认用户的身份。
3. 密码管理工具：使用密码管理工具可以帮助我们记录和管理复杂的密码，避免重复使用密码，同时确保密码的安全性。
二、网络攻击与防御网络攻击是指利用各种手段和技术，侵入他人的网络系统或者获取他人的敏感信息。
为了保护自己的网络系统免受攻击，我们需要了解一些常见的网络攻击方式，并采取相应的防御措施。
1. 病毒和恶意软件：病毒是一种能够自我复制并传播的恶意程序，而恶意软件则包括病毒、木马、间谍软件等。
为了防止感染病毒和恶意软件，我们需要安装可靠的杀毒软件，并定期更新软件和操作系统。
2. 垃圾邮件和钓鱼网站：垃圾邮件和钓鱼网站是网络攻击中常见的手段，用于诱导用户提供个人信息或者下载恶意软件。
我们需要注意不打开未知邮件的附件和链接，同时要警惕垃圾邮件或者钓鱼网站的诱导。
3. DDoS攻击：DDoS（分布式拒绝服务）攻击是通过向目标网络发送大量流量，使其服务不可用的攻击方式。
为了应对这类攻击，我们可以采用网络流量监控和过滤的方法，快速识别和拦截恶意流量。
网络信息安全课后习题答案
网络信息安全课后习题答案网络信息安全课后习题答案一、密码学基础1.什么是密码学？密码学是研究信息的保密（加密）和完整性（签名、数字证书等）的技术和方法的学科。
2.请解释对称密钥加密和公钥加密的原理及其区别。
对称密钥加密是指加密和解密使用同一个密钥的加密方法，速度快、效率高，但密钥传输和管理比较麻烦。
公钥加密是指加密和解密使用不同的密钥的加密方法，安全性较高，但速度较慢。
3.什么是哈希函数？它的特点和应用有哪些？哈希函数是将任意长度的输入数据映射为固定长度输出的函数。
其特点是：- 输入数据的任意微小改动都会导致输出结果的显著改变。
- 输出结果的长度固定，通常较短。
- 不可逆性，不可从输出结果反推输入数据。
哈希函数常用于数据完整性验证、数字签名等场景。
二、网络安全技术1.什么是防火墙？防火墙有哪些常见的工作模式？防火墙是一种用于保护网络安全的安全设备，通过控制网络流量的进出，实施访问控制、攻击防范等功能。
常见的工作模式包括包过滤、状态检测、代理服务和网络地质转换等。
2.描述一下常见的网络攻击类型，包括但不限于网络钓鱼、拒绝服务攻击、中间人攻击等。
- 网络钓鱼：通过伪造合法的网站、电子邮件等手段，诱骗用户输入敏感信息。
- 拒绝服务攻击：通过发送大量的请求，占用目标系统的资源，使其无法提供正常的服务。
- 中间人攻击：攻击者劫持网络通信流量，窃取或篡改通信内容。
3.请解释什么是入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS），它们有何区别和作用？入侵检测系统（IDS）是用于监测网络中的异常行为和攻击行为的设备或软件，能够及时发现潜在的威胁并发出警报。
入侵防御系统（IPS）则是在入侵检测的基础上，具备主动防御功能，能够自动对异常和攻击进行相应的防御和响应措施。
三、网络安全管理1.请并解释一下网络安全管理中常见的几个环节，包括但不限于安全策略制定、安全培训、漏洞修复等。
- 安全策略制定：制定明确的网络安全策略和政策，明确安全目标和实施措施。
必知必会的网络安全基础知识
必知必会的网络安全基础知识【第一章：网络安全概述】网络安全是指保护计算机网络和网络资源免受非法访问、破坏和威胁的一系列措施。
随着互联网的普及和发展，网络安全问题引起了广泛关注。
了解网络安全的基础知识是保护个人和组织信息安全的必备要素。
【第二章：网络安全威胁与攻击】网络安全威胁是指可能对网络安全造成威胁的各种因素和行为。
常见的网络安全威胁包括病毒、恶意软件、网络钓鱼、拒绝服务攻击等。
理解这些威胁对于预防和应对攻击至关重要。
【第三章：网络安全防护措施】网络安全防护措施是指保护计算机网络和网络资源免受网络攻击和威胁的各种措施。
常见的网络安全防护措施包括防火墙、入侵检测系统、加密技术等。
采取合适的防护措施是保证网络安全的重要手段。
【第四章：密码学与加密技术】密码学是研究通信安全和信息安全的数学理论。
加密技术是保护信息安全的核心方法之一。
了解密码学和加密技术的基本原理和常用算法对于保护数据安全非常重要。
【第五章：网络安全管理与政策】网络安全管理是指制定与实施网络安全策略、规范与流程的一系列活动。
了解网络安全管理的基本原则和方法有助于有效管理和保护网络安全。
此外，了解相关的网络安全法律法规也是保护个人和组织信息的重要手段。
【第六章：网络身份识别与访问控制】网络身份识别与访问控制是指对网络用户身份进行识别和管理，在保证合法用户访问的前提下，防止非法用户入侵和访问敏感信息。
了解网络身份识别技术和访问控制方法对于保护网络安全至关重要。
【第七章：网络安全意识与教育】网络安全意识与教育是促使个人和组织养成良好的网络安全习惯和行为的一系列活动。
提高网络安全意识和教育能够增强人们对网络安全的重视，减少安全事件的发生。
【第八章：网络安全事件响应与处置】网络安全事件响应与处置是指在发生网络安全事件后，采取相应的措施进行应对和处置。
了解网络安全事件的分类和处理流程，及时有效地响应和处置事件是限制损失的关键。
【第九章：未来发展趋势与挑战】网络安全领域的发展日新月异，未来的网络安全将面临更多的挑战。
《网络安全课件-密码学基础》
如何实现
数字签名实现的关键在于公钥加 密和散列函数。数字签名的验证 过程可以用来验证数字文档的完 整性和身份，确1 密码学的应用广泛
密码学技术应用广泛，可 以保证数字文档在传输过 程中的安全性。
2 加密方法多样
对称加密、公钥加密、散 列函数等密码学技术可以 根据实际需要进行选择。
对称加密实现简单，在计算机网 络传输大量信息时，非常常用。
公钥加密
1
定义
公钥加密是一种加密方式，它使用一对
历史
2
密钥进行加密和解密。其中一个是公钥， 公开给任何人，另一个是私钥，只有持
公钥加密技术的发明者为Rivest，Shamir
有者知道。
和Adleman，因此这种技术也被称为RSA
加密。
3
应用场景
历史
最早的散列函数是由Ralph Merkle设计的。随着时间的 推移，越来越多的加密哈希 函数问世，例如MD5和SHA1。
大数分解
1
定义
大数分解是一种数学问题，它要求从两
应用场景
2
个非常大的质数中推导出一个合数。在 密码学中，大数分解是一种重要的求解
大数分解在信息安全领域中非常常见。
问题，通常使用公钥密码中的RSA算法。
应用
密码学广泛应用于互联网、 电子商务、智能卡和传统金 融等领域中，以保护重要数 据的安全，确保信息传输的 可靠性和保密性。
对称加密
定义
对称加密是一种加密方式，使用 相同的密钥进行加密和解密。
历史
对称加密技术的历史可以追溯到 二战时期，当时纳粹党用「恩尼 格玛」密码机对敏感信息进行加 密。
应用场景
《网络安全课件——密码 学基础》
在今天的数字时代，随着网络的普及和信息的共享，安全问题逐渐显露出来， 密码学日益受到重视。
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。
第4章 网络安全的密码学基础
清华大学出版社
北京交通大学出版社
2.DES算法的加密过程 在DES中采用了多轮循环加密来扩散和混淆 明文。DES将明文消息按64比特分组，密 钥长度也是64比特，但是实际使用时密钥长 度是56比特，另外8比特用作奇偶校验位 （即每个字节的最后一位用作奇偶校验,使 得每一个字节含有奇数个1，因此可以检 错）。
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DES加密算法框图 清华大学出版社 北京交通大学出版社
4.DES加密的子密钥生成过程
主密钥K（64 比特） 去除奇偶校验位 实际密钥（ 56 比特） 置换排列PC-1 C0 （28 比特） 循环左移位 D0 （28 比特） 循环左移位 置换排列PC-2 C1 （28 比特） D1 （28 比特） K1
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已有的密码分析技术有很多，如代数攻击， 差分攻击，线性攻击，相关攻击等。如何对 差分密码分析和线性密码分析进行改进，降 低它们的复杂度仍是现在理论研究的热点 。
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4.密码系统的安全性判断
衡量一个密码系统的安全性通常有两种方法： 无条件安全性和实际安全性。无条件安全性 也称为理论安全性。如果密码分析者具有无 限计算资源（如时间、设备、资金等）也无 法破译密码，那么这个密码体制是无条件安 全的。
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DES算法加密过程如下： ⑴ 输入64比特的明文，首先经过初始矩阵 IP置换； ⑵ 在56比特的输入密钥控制下，进行16轮 相同的迭代加密处理过程，即在16个48比 特子密钥控制下进行16轮乘积变换； ⑶ 最后通过简单的换位和逆初始置换，得 到64比特的输出密文。
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网络安全的基础知识
网络安全的基础知识随着互联网的快速发展，网络安全问题愈发引人关注。
网络安全是指保护互联网、计算机网络以及其中的数据免受未经授权的访问、使用、披露、破坏和干扰的能力。
在这个信息爆炸的时代，了解网络安全的基础知识是至关重要的。
本文将重点讨论网络安全的基本概念和基础知识，以帮助读者更好地保护自己的网络安全。
一、密码学密码学是网络安全的基石，主要用于保护数据的机密性和完整性。
密码学分为对称密码和非对称密码两种类型。
对称密码是指发送和接收双方使用相同的密钥进行加密和解密。
常见的对称密码算法包括DES、AES等。
非对称密码则使用公钥和私钥，公钥用于加密，私钥用于解密。
RSA是一种常见的非对称密码算法。
二、防火墙防火墙是网络安全的重要组成部分，用于监控和过滤网络数据流。
防火墙可以设置访问控制规则，允许或阻止特定类型的网络流量通过。
它可以保护网络免受恶意攻击和未经授权的访问。
常见的防火墙类型包括网络层防火墙和应用层防火墙。
三、恶意软件防护恶意软件是指以破坏、盗取或滥用计算机系统和数据为目的的恶意软件程序。
为了防止恶意软件的感染和传播，用户需要采取一些预防措施。
首先，要保持操作系统和应用程序的及时更新，以修复已知的安全漏洞。
其次，要谨慎打开陌生邮件附件和下载可疑来源的文件。
此外，安装可信的杀毒软件和防火墙也是必不可少的。
四、网络身份验证网络身份验证是保护网络安全的重要手段。
它用于确认用户的身份并授予适当的权限。
常见的网络身份验证方法包括用户名和密码、指纹识别、数字证书等。
用户应当定期更改密码，使用强密码，并避免在公共场所使用不安全的网络进行敏感操作。
五、数据备份与恢复数据备份是网络安全的重要环节。
定期备份数据可以保护数据免受硬件故障、人为操作错误和恶意攻击的损失。
备份数据应存储在不同的地点，以防止单点故障。
此外，为了能够及时恢复数据，用户还应该测试和验证备份数据的有效性。
六、社交工程社交工程是一种通过与人沟通，获取敏感信息或非法访问计算机系统的技术手段。
《网络安全课件：信息安全与密码学基础》
保护网络安全的措施
防火墙
监控和控制网络流量，阻止未经 授权的访问和恶意活动。Fra bibliotek数据加密
使用加密算法保护敏感数据，防 止未经授权的访问。
监控系统
实时监测网络活动，以便及时检 测和回应潜在的安全威胁。
网络安全最佳实践
1 定期更新软件和系统
确保软件和系统始终使用最新的安全补丁和更新。
2 使用强密码
采用复杂且不易猜测的密码，定期更换密码。
学技术欺骗用户，窃取敏感信息。
3
勒索软件
近年来，勒索软件已成为网络犯罪者最 喜欢的手段之一，对个人和企业造成了 巨大损失。
密码学基础
对称加密
使用相同密钥进行加密和解 密的加密算法，速度快但密 钥传输存在风险。
非对称加密
使用公钥加密和私钥解密的 加密算法，安全性高但速度 较慢。
哈希函数
将任意长度的数据映射为固 定长度的哈希值，用于数据 完整性验证和身份验证。
人工智能 (AI)
AI将为网络安全提供更强大的 防御和攻击检测能力。
量子密码学
利用量子力学原理的密码学将 提供更高的加密强度和安全性。
区块链
区块链技术将改变数据存储和 身份验证的方式，提供更可靠 的安全解决方案。
总结
网络安全和密码学是保护信息安全的基石。通过了解网络威胁演变、掌握密 码学基础、采取有效的安全措施，我们能够更好地应对并保护现代网络的安 全。
网络安全课件：信息安全 与密码学基础
欢迎来到《网络安全课件：信息安全与密码学基础》。本课程将深入探讨网 络安全与密码学的基本概念和原理，帮助您全面了解并应对不断增长的网络 威胁。
网络威胁的演变
1
病毒与蠕虫
自20世纪80年代以来，病毒和蠕虫一直
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密码系统模型
非法接入者
搭线信道 （主动攻击）
c’ C’jd
m‘ 密码分析员
明文空间P
m
加密器 c = (m)
m
解密器 m =(c) c
k1 加密密钥源K1
密钥信道
k2 解密密钥源K2
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接收者
为保护信息的机密性，密码系统应当满足如下条件： (1) 系统即使达不到理论上是不可破的，即密码分
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4.1.1 密码学起源及发展阶段
密码学的起源要追溯到几千年前，当时用于 军事和外交通信。
第一个阶段是从古代到1949年，可称为古 典密码学阶段。这个阶段是密码学诞生的前 夜时期。这一时期的密码技术可以说是一种 艺术。这个时期的密码专家常常凭直觉、猜 测和信念来进行密码设计和分析，而不是凭 推理和证明。
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第二个阶段是从1949年到1975年。这个阶 段密码学是一种科学。1949年，香农 （Shannon）在《贝尔系统技术杂志》上 发表的论文“保密系统的通信理论”，为私 钥密码系统奠定了理论基础，从此密码学成 为一门科学。
清阶段是从1976年至今。1976年， Diffie和Hellman 发表的“密码学的新方向” 一文建立了公钥密码系统，导致了密码学上 的一次革命。他们首次证明了在发送端和接 收端无密钥传输的保密通信是可能的。这个 阶段出现了一些重大成果，如1977年 Rivest，Shamir和Adleman提出了RSA公 钥密码算法 .
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已有的密码分析技术有很多，如代数攻击， 差分攻击，线性攻击，相关攻击等。如何对 差分密码分析和线性密码分析进行改进，降 低它们的复杂度仍是现在理论研究的热点 。
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4.密码系统的安全性判断
衡量一个密码系统的安全性通常有两种方法： 无条件安全性和实际安全性。无条件安全性 也称为理论安全性。如果密码分析者具有无 限计算资源（如时间、设备、资金等）也无 法破译密码，那么这个密码体制是无条件安 全的。
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DES加密算法框图 清华大学出版社 北京交通大学出版社
4.DES加密的子密钥生成过程
主密钥K（64 比特）
去除奇偶校验位
实际密钥（56 比特） 置换排列PC-1
C0 （28 比特） D0 （28 比特）
循环左移位
循环左移位
置换排列PC-2 K1
C1 （28 比特） D1 （28 比特）
4.3对称密码体制
4.3.1对称密码体制的基本概念 对称密码体制又称私钥或单钥或传统密码体
制。该体制中，通常加密密钥和解密密钥一 样，目前仍然是使用最为广泛的加密类型。 自1997年美国颁布数据加密标准（DES） 密码算法作为美国数据加密标准以来，对称 密码体制得到了迅速发展，在世界各国得到 了广泛应用。
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2.密码系统的模型及特性 一个密码系统可以用五元组（P，C，K，E，
D）表示，这里P是明文消息空间，C是密文 消息空间，K是密钥消息空间，E是加密算 法，D是解密算法，并且E是P与K 到C的一 个映射：P K → C；D是C与K到 P的一个 映射：C K → P。
循环左移位
循环左移位
置换排列PC-2 K16
清华大学出版社 北京交通大学D出E版S社子密钥的生成
5. DES的运行模式
为了能在各种应用 场合使用 DES， 美国 在 FIPS PUS 74 和 81 中定义了 DES 的 4 种运行模式．
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2)发送者和接收者必须在某种安全形式下获 得密钥并且必须保证密钥安全。如果有人发 现该密钥，而且知道相应算法，那么就能解 读使用该密钥加密的任何通信。
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4.3.2对称密码体制的分类 按加密方式对称密码体制可以分为序列密码
和分组密码，序列密码也称为流密码。
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4.1.2 密码学的基本概念
1.密码学简介 密码学(cryptology)是研究信息系统安全保
密的科学。密码学主要包括两个分支：密码 编码学(cryptography)和密码分析学 (cryptanalysis)。编码的目的是设计各种 密码体制用以保障各种安全，而密码分析学 主要是从攻击者的角度来说，分析的目的则 是试图攻破各种密码体制、研究加密信息的 破译或信息的伪造。
1.序列密码的基本原理与设计分析 序列密码一次加密一个明文符号，运算速度
快，加密、解密易实现，所以序列密码在许 多领域有着广泛的应用，如序列密码RC4 用于许多网络和安全协议中，A5 用于全球 移动通信系统GSM (the Global System for Mobile Communications)， 用于蓝 牙（Bluetooth）技术，序列密码主要应用 于政府、军队等。
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2. Shannon的观点 关于密码设计，Shannon在一篇论文里面提出了一些基本观点： (1) 组合密码系统的观点。为了易于实现，实际应用中常常将
较简单且容易实现的密码系统进行组合，形成较复杂、密钥量 较大的密码系统。Shannon 提出了两种可能的组合方法。第 一种是概率加权和方法，即以一定的概率随机地从多个子密码 系统中选择一个用于加密当前的明文。第二种是乘积方法。 (2) 挫败统计分析的观点。用统计分析可以破译多种密码系统。 为挫败统计分析，Shannon 提出了两种方法。第一种是在加 密之前将语言的一些多余度去掉。例如，在计算机系统中，在 加密之前，可以采利用Huffman 编码除去多余度来压缩一个 文件。第二种是利用扩散（diffusion）和混淆（confusion） 这两种技术来扩散或混淆多余度。
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2.DES算法的加密过程 在DES中采用了多轮循环加密来扩散和混淆
明文。DES将明文消息按64比特分组，密 钥长度也是64比特，但是实际使用时密钥长 度是56比特，另外8比特用作奇偶校验位 （即每个字节的最后一位用作奇偶校验,使 得每一个字节含有奇数个1，因此可以检 错）。
析者得出正确的明文或密钥的概率是0，也应当为 实际上不可破的。就是说，从截获的密文或某些已 知明文-密文对，要决定密钥或任意明文在计算上 是不可行的。 (2) 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。这是著名的Kerckhoff原则。 (3) 加密和解密算法适用于所有密钥空间中的元素。 (4) 系统便于实现和使用。
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4.2.2密码分析的概念与方法
1.密码分析的基本概念 密码分析是在不知道密钥的情况下恢复出明
文或密钥。密码分析也可以发现密码体制的 弱点，最终得到密钥或明文。
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2.密码分析与攻击类型 根据密码分析者破译时具有的条件，通常攻击类型
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实际安全性分为计算安全性和可证明安全性。 如果在原理上可破译一个密码系统，但用所 有可用资源也不可能完成所要求的计算量， 就称该密码系统是计算安全的。
如果能证明破译密码体制的困难性等价于解 某已知数学难题，就称该密码体制是可证明 安全的。
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3.密码体制的分类
按密钥使用的特点，密码体制可以分为对称密码体 制（symmetric cryptosystem）和非对称密码 体制（asymmetric cryptosystem）。
对称密码体制可按加密方式分为序列密码 （stream cipher）和分组密码（block cipher）。 序列密码又称为流密码，就是将明文信息一次加密 一个比特或多个比特形成密码字符串。分组密码是 一次对明文组进行加密。
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分组密码模型 清华大学出版社 北京交通大学出版社
4.3.3 DES密码算法分析
1.DES密码算法简介 1972年，美国标准局NBS（现在的NIST）
公开征求用于计算机通信数据保密的方案。 随后IBM公司的W.Tuchman和C.Meyers 等研究人员提交了一个数据加密算法 Lucifer，该算法被美国标准局采用，在经 过一系列研究讨论和简单修改后于1977年 正式批准为数据加密标准DES。
第4章 网络安全的密码学基础
密码学概述 密码系统设计与分析 对称密码体制 公钥密码体制 Hash函数 数字签名 密码学与安全协议 密码学在网络安全中的应用
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4.1密码学概述 网络安全是一门涉及计算机、网络、通
信、信息安全、数学等多学科的综合性交叉 学科。密码技术是网络安全的核心技术之一， 通过密码技术可以实现网络信息的保密性、 完整性、认证性及追踪性等
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DES算法加密过程如下： ⑴ 输入64比特的明文，首先经过初始矩阵
IP置换； ⑵ 在56比特的输入密钥控制下，进行16轮
相同的迭代加密处理过程，即在16个48比 特子密钥控制下进行16轮乘积变换； ⑶ 最后通过简单的换位和逆初始置换，得 到64比特的输出密文。
可分为如下四种：唯密文攻击（ciphertext-only attack）、已知明文攻击（known plaintext attack）、选择明文攻击（chosen plaintext attack）和选择密文攻击（chosen ciphertext attack）。 以上四种攻击类型中，唯密文攻击最弱，选择密文 攻击最强，攻击强度按顺序递增。