密码学课程详细
密码学课程详细信息
密码学基础课程设计指导书
《现代密码学基础》课程设计指导书 杨柳编 湖南科技大学计算机科学与工程学院 2014年12月
一、概述 本课程在简要复习数学基础知识之后，探讨了密码学研究的基本问题：通过不安全的通信媒介如何进行安全通信。也可以理解为关心任何希望限制不诚实者达到目的的问题，把度量和评价一个密码体制（协议）的安全性作为一个重点。就目前来说，密码学的研究领域已从消息加密扩大到了数字签名、消息认证、身份识别、抗欺骗协议等。无疑，在整个教学过程中非常重视密码学的基础，当然包括数学基础。并针对实际的密码体制（协议）强调设计与分析（攻击），对现代密码学的主要研究问题都进行了介绍。 对于密码学这样的课程，同学们一定要从理论、技术、应用三个方面进行学习与思考。密码体制（协议）无疑是我们的学习重点，密码体制（协议）也可以单纯地理解为计算机算法，从而有设计、分析、证明、实现的问题。实现密码体制（协议）就是我们经常讲的八个字：模型、算法、程序、测试。 二、课程设计步骤 课程设计步骤要求如下： 1.模型 从数学的角度看，解决任何问题都要建立一个数学模型，对于密码学来说更是如此。我们还可以认为，数据结构中的存储结构也是模型。于是这一部分的任务就是建立起问题的逻辑结构和存储结构，为算法设计和编码实现打下基础。 2.算法 这一部分对同学们的要求是能看懂书上的常用算法，并对其中的参数可以进行调整和设置，能实现和应用它们。 3.程序 编码实现得到程序。 4. 测试 5. 提交课程设计报告
三、课程设计报告编写要求 课程设计报告开头标明课程设计题目、设计者的班级、姓名、学号和完成日期，内容包括：模型、算法、程序、测试四个部分。 四、设计要求 可以只做第7题，不做第7题的要做第1题-第6题。 五、课程设计题目 大整数运算包的设计与实现 1．问题描述 大整数运算是现代密码学算法实现的基础，重要性不言而喻。大整数我们指的是二进制位512、1024和2048的数，一般的语言不支持。 2．基本要求 以类库头文件的形式实现。 3．实现提示 在选择了大整数的存储结构之后，主要实现以下运算： ①模加； ②模减； ③模乘； ④模整除； ⑤模取余。这五种运算模拟手算实现。 ⑥幂模：利用“平方-乘法”算法实现。 ⑦GCD：利用欧几里得算法实现。 ⑧乘法逆: 利用扩展的欧几里得算法实现。 ⑨素数判定与生成：概率性素数产生方法产生的数仅仅是伪素数，其缺点在于，
密码学课程设计
密码学 课程设计报告
目录 实验一凯撒加密算法 (1) 1.1算法简介 (1) 1.2算法原理 (1) 1.3加解密算法 (1) 1.4运行截图 (2) 实验二MD5算法 2.1算法简介 (3) 2.2 算法分析 (3) 2.3 算法步骤 (4) 2.4运行截图 (5) 实验三分组密码AES加密解密 (6) 3.1 算法概述 (6) 3.2 算法设计思路 (6) 3.3运行结果 (8) 实验四椭圆曲线加密算法 (9) 4.1 算法简介 (9) 4.2算法设计 (9) 4.3 运行结果 (9) 实验总结 (10)
实验一凯撒加密算法 1.1算法简介 著名的凯撒加密算法就是一种简单的替代加密法，它是将明文中每一个字符用右移3位并以26个字符为模的替代(A由D替代，B由E替代，··…—，W由Z 替代，X由A替代，Y由B替代，Z由C替代)。 1.2基本原理 在密码学中存在着各种各样的置换方式，但所有不同的置换方式都包含2个相同的元素。密钥和协议(算法)。凯撒密码的密钥是3，算法是将普通字母表中的字母用密钥对应的字母替换。置换加密的优点就在于它易于实施却难于破解. 发送方和接收方很容易事先商量好一个密钥，然后通过密钥从明文中生成密文，即是敌人若获取密文，通过密文直接猜测其代表的意义，在实践中是不可能的。 凯撒密码的加密算法极其简单。其加密过程如下： 在这里，我们做此约定：明文记为m，密文记为c，加密变换记为E(k1,m)（其中k1为密钥），解密变换记为D(k2,m)（k2为解密密钥）（在这里k1=k2,不妨记为k）。凯撒密码的加密过程可记为如下一个变换： c≡m+k mod n （其中n为基本字符个数） 同样，解密过程可表示为： m≡c+k mod n （其中n为基本字符个数） 对于计算机而言，n可取256或128，m、k、c均为一个8bit的二进制数。显然，这种加密算法极不安全，即使采用穷举法，最多也只要255次即可破译。当然，究其本身而言，仍然是一个单表置换，因此，频率分析法对其仍是有效的。 1.3加解密算法 恺撒密码的替换方法是通过排列明文和密文字母表，密文字母表示通过将明文字母表向左或向右移动一个固定数目的位置。例如，当偏移量是左移3的时候（解密时的密钥就是3）： 明文字母表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 密文字母表：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC 使用时，加密者查找明文字母表中需要加密的消息中的每一个字母所在位置，并且写下密文字母表中对应的字母。需要解密的人则根据事先已知的密钥反过来操作，得到原来的明文。例如： 明文：THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG
密码学答案2
《密码学原理与实践(第三版)》课后习题参考答案 (由华中科技大学信安09级提供) 第二章 2.1（何锐） 解：依题意有：x ∈{2,…,12}，y ∈{D ，N} 计算Pr[x ，y]： Pr[2，D]=1/36 Pr[3，D]=0 Pr[4，D]=1/36 Pr[5，D]=0 Pr[6，D]=1/36 Pr[7，D]=0 Pr[8，D]=1/36 Pr[9，D]=0 Pr[10，D]=1/36 Pr[11，D]=0 Pr[12，D]=1/36 Pr[2，N]=0 Pr[3，N]=1/18 Pr[4，N]=1/18 Pr[5，N]=1/9 Pr[6，N]=1/9 Pr[7，N]=1/6 Pr[8，N]=1/9 Pr[9，N]=1/9 Pr[10，N]=1/18 Pr[11，N]=1/18 Pr[12，N]=0 计算Pr[x | y]： 有Pr[D]=1/6 Pr[N]=5/6 Pr[2 | D]=1/6 Pr[3 | D]=0 Pr[4 | D]=1/6 Pr[5 | D]=0 Pr[6 | D]=1/6 Pr[7 | D]=0 Pr[8 | D]= 1/6 Pr[9 | D]=0 Pr[10 | D]= 1/6 Pr[11 | D]=0 Pr[12 | D]=1/6 Pr[2 | N]=0 Pr[3 | N]=1/15 Pr[4 | N]=1/15 Pr[5 | N]=2/15 Pr[6 | N]=2/15 Pr[7 | N]=1/5 Pr[8 | N]=2/15 Pr[9 | N]=2/15 Pr[10 | N]=1/15 Pr[11 | N]=1/15 Pr[12 | N]=0 计算Pr[y | x]： Pr[D | 2]=1 Pr[D | 3]=0 Pr[D | 4]=1/3 Pr[D | 5]=0 Pr[D | 6]=1/5 Pr[D | 7]=0 Pr[D | 8]=1/5 Pr[D | 9]=0 Pr[D | 10]=1/3 Pr[D | 11]=0 Pr[D | 12]=1 Pr[N | 2]=0 Pr[N | 3]=1 Pr[N | 4]=2/3 Pr[N | 5]=1 Pr[N | 6]=4/5 Pr[N | 7]=1 Pr[N | 8]=4/5 Pr[N | 9]=1 Pr[N | 10]=2/3 Pr[N | 11]=1 Pr[N | 12]=0 有上面的计算可得： Pr[D | x]Pr[x] = Pr[D]Pr[x | D] Pr[N | x]Pr[x] = Pr[N]Pr[x | N] 显然符合Bayes 定理。 2.2（王新宇） 证明： 由P=C=K=z n ，对于1≤i ≤n,加密规则e i (j)=L(i,j)（1≤j ≤n)， 且每行的加密规则不同。 首先，计算C 的概率分布。假设i ∈ z n ，则 )] (Pr[i ]Pr[]Pr[d K j Z k K y y n k ∑∈ === = )](Pr[i n 1 d K j Z n k ∑∈==
密码学
密码学 ——信息战中的一把利剑 中文摘要：密码技术是保障信息安全的核心技术。密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的，并随着先进科学技术的应用，已成为一门综合性的尖端技术科学。Abstract：Cryptographic techniques to protect the information security of the core technology. Cryptography is the practice of encoding and decoding of the struggle gradually developed, and along with the application of advanced science and technology has become a comprehensive cutting-edge technological sciences. 中文关键字：密码学密码技术信息安全 Keyword：Cryptology Crytography Security 第一章引言 密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变化的客观规律，应用于编制密码以保守通信秘密的，称为编码学；应用于破译密码以获取通信情报的，称为破译学，总称密码学。 一般来讲，信息安全主要包括系统安全及数据安全两方面的内容。系统安全一般采用防火墙、病毒查杀、防范等被动措施；而数据安全则主要是指采用现代密码技术对数据进行主动保护，如数据保密、数据完整性、数据不可否认与抵赖、双向身份认证等。 密码技术是保障信息安全的核心技术。密码技术在古代就已经得到应用，但仅限于外交和军事等重要领域。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。密码技术不仅能够保证机密性信息的加密,而且完成数字签名、身份验证、系统安全等功能。所以，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。 密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段。依照这些法则，变明文为密文，称为加密变换；变密文为明文，称为脱密变换。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据等都可实施加、脱密变换。 密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的，并随着先进科学技术的应用，已成为一门综合性的尖端技术科学。它与语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算机科学等有着广泛而密切的联系。它的现实研究成果，特别是各国政府现用的密码编制及破译手段都具有高度的机密性。
密码学的发展历史与在战争中的应用
密码学的发展历史与在战争中的应用 摘要:本文分为两部分，一部分阐述了密码学的发展历史，分别介绍了古代加密方法、古典密码和近代密码，对不同阶段分别进行了详细的介绍，其中的许多方法至今沿用，对古代人们对密码学的应用进行了举例说明。另一部分介绍了密码学在战争的应用案例，通过甲午战争、抗日战争等说明了密码学在战争中的重要作用。 密码学包括密码编制学和密码分析学这两个相互独立又相互依存的分支。从其发展来看，可分为古典密码——以字符为基本加密单元的密码，以及现代密码——以信息块为基本加密单元的密码。 密码学的发展大致经过了三个历史阶段：古代加密方法、古典密码和近代密码。 古代加密方法（手工阶段） 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， 密码作为一种技术源远流长。 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。当时为了安全的传送军事情报，奴隶主剃光奴隶的头发，将情报写在努力的光头上，待头发长起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的秘密通信。 我国古代也早有以藏头诗、藏尾诗、漏格诗以及回话等形式，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，而不去注意或难于发现隐藏在其中的“话外之音”。
由上可见，自从有了文字和书写以来，为了某种需要人们总是尽力隐藏书面形式的信息，以起到摆正信息安全的目的。这些古代加密方法体现了后来发展起来的密码学的若干要素，但是只能限制在一定范围内（只知道保密构造方法的人）使用。 古代加密方法主要基于手工的方式实现，因此，称为密码学发展的手工阶段。以今天的眼光来看，古代加密方法通常原理简单、变化量小、时效性较差。 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，他比古代加密方法更复杂，但其变化量仍然比较小。古典密码的代表密码体制主要有：单表代替密码、多表代替密码以及转轮密码。 阿拉伯人是第一个清晰的理解密码学原理的人，他们设计并且使用代替和换位加密，并且发现了密码分析中的字母频率分布关系。 欧洲的密码学起源于中世纪的罗马和意大利。到了1986年，密码系统在外交通信中已得到普遍适用，且已成为类似应用中的宠儿。当时，密码系统主要用于军事通信，如在美国国内战争期间，联邦军广泛的使用换位加密；联合军密码分析人员破译了截获的大部分联邦军密码，处于绝望中的联邦军有时在报纸上公布联合军的密码，请求读者帮助分析。 到了20世纪20年代，随着机械和机电技术的成熟，以及电报和无线电需求的出现，引起了密码设备方面的一场革命——发明了轮转
AES密码学课程设计(C语言实现)
成都信息工程学院课程设计报告 AES加密解密软件的实现 课程名称：应用密码算法程序设计 学生姓名：樊培 学生学号：2010121058 专业班级：信息对抗技术101 任课教师：陈俊 2012 年6月7日
课程设计成绩评价表
目录 1、选题背景 (4) 2、设计的目标 (4) 2.1基本目标： (4) 2.2较高目标： (5) 3、功能需求分析 (5) 4、模块划分 (6) 4.1、密钥调度 (6) 4.2、加密 (8) 4.2.1、字节代替（SubBytes） (8) 4.2.2、行移位（ShiftRows） (10) 4.2.3、列混合（MixColumn） (11) 4.2.4、轮密钥加（AddRoundKey） (13) 4.2.5、加密主函数 (14) 4.3、解密 (16) 4.3.1、逆字节替代（InvSubBytes） (16) 4.3.2、逆行移位（InvShiftRows） (17) 4.3.3、逆列混合（InvMixCloumns） (17) 4.3.4、轮密钥加（AddRoundKey） (18) 4.3.5、解密主函数 (18) 5.测试报告 (20) 5.1主界面 (20) 5.2测试键盘输入明文和密钥加密 (20) 5.3测试键盘输入密文和密钥加密 (21) 5.3测试文件输入明文和密钥加密 (22) 5.4测试文件输入密文和密钥加密 (22) 5.5软件说明 (23) 6.课程设计报告总结 (23) 7.参考文献 (24)
1、选题背景 高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。该算法为比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen所设计，结合两位作者的名字，以Rijndael 之命名之，投稿高级加密标准的甄选流程。（Rijndael的发音近于 "Rhine doll"） 严格地说，AES和Rijndael加密法并不完全一样（虽然在实际应用中二者可以互换），因为Rijndael加密法可以支援更大范围的区块和密钥长度：AES的区块长度固定为128 位元，密钥长度则可以是128，192或256位元；而Rijndael使用的密钥和区块长度可以是32位元的整数倍，以128位元为下限，256位元为上限。加密过程中使用的密钥是由Rijndael 密钥生成方案产生。大多数AES计算是在一个特别的有限域完成的。 截至2006年，针对AES唯一的成功攻击是旁道攻击 旁道攻击不攻击密码本身，而是攻击那些实作于不安全系统（会在不经意间泄漏资讯）上的加密系统。2005年4月，D.J. Bernstein公布了一种缓存时序攻击法，他以此破解了一个装载OpenSSL AES加密系统的客户服务器[6]。为了设计使该服务器公布所有的时序资讯，攻击算法使用了2亿多条筛选过的明码。有人认为[谁？]，对于需要多个跳跃的国际互联网而言，这样的攻击方法并不实用[7]。 Bruce Schneier称此攻击为“好的时序攻击法”[8]。2005年10月，Eran Tromer和另外两个研究员发表了一篇论文，展示了数种针对AES的缓存时序攻击法。其中一种攻击法只需要800个写入动作，费时65毫秒，就能得到一把完整的AES密钥。但攻击者必须在执行加密的系统上拥有执行程式的权限，方能以此法破解该密码系统。 虽然高级加密标准也有不足的一面，但是，它仍是一个相对新的协议。因此，安全研究人员还没有那么多的时间对这种加密方法进行破解试验。我们可能会随时发现一种全新的攻击手段会攻破这种高级加密标准。至少在理论上存在这种可能性。 2、设计的目标 2.1基本目标： （1）在深入理解AES加密/解密算法理论的基础上，能够设计一个AES加密/解密软件系统，采用控制台模式，使用VS2010进行开发，所用语言为C语言进行编程，实现加密解密； （2）能够完成只有一个明文分组的加解密，明文和密钥是ASCII码，长度都为16个字符(也就是固定明文和密钥为128比特)，输入明文和密钥，输出密文，进行加密后，能够进
现代密码学课后答案第二版讲解
现代密码学教程第二版 谷利泽郑世慧杨义先 欢迎私信指正，共同奉献 第一章 1.判断题 2.选择题 3.填空题 1.信息安全的主要目标是指机密性、完整性、可用性、认证性和不可否认性。 2.经典的信息安全三要素--机密性，完整性和可用性，是信息安全的核心原则。 3.根据对信息流造成的影响，可以把攻击分为5类中断、截取、篡改、伪造和重放，进一 步可概括为两类主动攻击和被动攻击。
4.1949年，香农发表《保密系统的通信理论》，为密码系统建立了理论基础，从此密码学 成为了一门学科。 5.密码学的发展大致经历了两个阶段：传统密码学和现代密码学。 6.1976年，W.Diffie和M.Hellman在《密码学的新方向》一文中提出了公开密钥密码的 思想，从而开创了现代密码学的新领域。 7.密码学的发展过程中，两个质的飞跃分别指 1949年香农发表的《保密系统的通信理 论》和 1978年，Rivest，Shamir和Adleman提出RSA公钥密码体制。 8.密码法规是社会信息化密码管理的依据。 第二章 1.判断题 答案×√×√√√√××
2.选择题 答案：DCAAC ADA
3.填空题 1.密码学是研究信息寄信息系统安全的科学，密码学又分为密码编码学和密码分 析学。 2.8、一个保密系统一般是明文、密文、密钥、加密算法、解密算法 5部分组成的。 3.9、密码体制是指实现加密和解密功能的密码方案，从使用密钥策略上，可分为对称和 非对称。 4.10、对称密码体制又称为秘密密钥密码体制，它包括分组密码和序列 密码。
第三章5.判断 6.选择题
(完整版)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。 一、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
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
密码学课程设计
一、设计题目 随机数产生器应用系统 二、课题要求 系统功能要求： 1）模拟线性移位寄存器、线性同余发生器等产生伪随机数，并比较算法性能以及伪随机数的随机性； 2）利用该模拟随机数，应用到口令认证系统中，完成口令的生产、口令的加密保护、登陆验证等功能； 3）利用该模拟随机数，应用到密钥生成系统中，可以利用该密钥完成对称密钥的加密和解密功能。 三、系统设计和模块设计 1.总体设计思路 利用线性同余发生器(LCG)和线性反馈移位寄存器（LFSR)生成伪随机数M序列，并通过口令认证系统完成口令生成加密工作，同时完成对随机数的加密和解密功能。 2.模块设计思路 2.1原理 通过一定的算法对事先选定的随机种子(seed)做一定的运算可以得到一组人工生成的周期序列，在这组序列中以相同的概率选取其中一个数字，该数字称作伪随机数，由于所选数字并不具有完全的随机性，但是从实用的角度而言，其随机程度已足够了。这里的“伪”的含义是，由于该随机数是按照一定算法模拟产生的，
其结果是确定的，是可见的，因此并不是真正的随机数。伪随机数的选择是从随机种子开始的，所以为了保证每次得到的伪随机数都足够地“随机”，随机种子的选择就显得非常重要，如果随机种子一样，那么同一个随机数发生器产生的随机数也会一样。 2.2线性同余算法生成随机数 到目前为止，使用最为广泛的随机数产生技术是由Lehmer首先提出的称为线性同余算法，即使用下面的线性递推关系产生一个伪随机数列x1，x2，x3，… 这个算法有四个参数，分别是： a 乘数 0 ≤ a < m c 增量 0 ≤ c< m m 模数 m > 0 ≤ x0 < m x0 初始种子（秘密） 0 伪随机数序列{ xn}通过下列迭代方程得到： xn+1=(axn+c)modm 如果m、a、c和x0都是整数，那么通过这个迭代方程将产生一系列的整数，其中每个数都在0 ≤ xn < m的范围内。数值m、a和c的选择对于建立一个好的伪随机数产生器十分关键。为了形成一个很长的伪随机数序列，需要将m设置为一个很大的数。一个常用准则是将m选为几乎等于一个给定计算机所能表示的最大非负整数。因而，在一个32位计算机上，通常选择的m值是一个接近或等于231的整数。此外，为了使得随机数列不易被重现，可以使用当前时间的毫秒数作为初始种子的位置。 2.2 线性反馈移位寄存器生成随机数 LFSR是指给定前一状态的输出，将该输出的线性函数再用作输入的线性寄存器。异或运算是最常见的单比特线性函数：对寄存器的某些位进行异或操作后作为输入，再对寄存器中的各比特进行整体移位。赋给寄存器的初始值叫做“种子”，因为线性反馈移位寄存器的运算是确定性的，所以，由寄存器所生成的数据流完全决定于寄存器当时或者之前的状态。而且，由于寄存器的状态是有
现代密码学期终考试试卷和答案
一．选择题 1、关于密码学的讨论中，下列（D ）观点是不正确的。 A、密码学是研究与信息安全相关的方面如机密性、完整性、实体鉴别、抗否认等的综 合技术 B、密码学的两大分支是密码编码学和密码分析学 C、密码并不是提供安全的单一的手段，而是一组技术 D、密码学中存在一次一密的密码体制，它是绝对安全的 2、在以下古典密码体制中，属于置换密码的是（B）。 A、移位密码 B、倒序密码 C、仿射密码 D、PlayFair密码 3、一个完整的密码体制，不包括以下（?C?? ）要素。 A、明文空间 B、密文空间 C、数字签名 D、密钥空间 4、关于DES算法，除了（C ）以外，下列描述DES算法子密钥产生过程是正确的。 A、首先将DES 算法所接受的输入密钥K（64 位），去除奇偶校验位，得到56位密钥（即经过PC-1置换，得到56位密钥） B、在计算第i轮迭代所需的子密钥时，首先进行循环左移，循环左移的位数取决于i的值，这些经过循环移位的值作为下一次 循环左移的输入 C、在计算第i轮迭代所需的子密钥时，首先进行循环左移，每轮循环左移的位数都相同，这些经过循环移位的值作为下一次循 环左移的输入 D、然后将每轮循环移位后的值经PC-2置换，所得到的置换结果即为第i轮所需的子密钥Ki 5、2000年10月2日，NIST正式宣布将（B ）候选算法作为高级数据加密标准，该算法是由两位比利时密码学者提出的。 A、MARS B、Rijndael C、Twofish D、Bluefish *6、根据所依据的数学难题，除了（A ）以外，公钥密码体制可以分为以下几类。 A、模幂运算问题 B、大整数因子分解问题 C、离散对数问题 D、椭圆曲线离散对数问题 7、密码学中的杂凑函数（Hash函数）按照是否使用密钥分为两大类：带密钥的杂凑函数和不带密钥的杂凑函数，下面（C ）是带密钥的杂凑函数。 A、MD4 B、SHA-1
“密码学”教学改革的探索与实践
“密码学”教学改革的探索与实践 【摘要】针对当前相关信息专业下设置的的密码学课程教学,从学生的实际情况出发,提出了探究式课堂教学方法; 并针对实践教学,给出了详细的实践项目,总结提出了如何对 学生进行因材施教,以便更好的促进教与学相长。 【关键词】教学方法;教学改革;密码学 随着计算机与网络进一步渗入人们的日常生活,信息安 全问题日渐凸现,而人才的培养愈发显得重要????[1]??。由于密码技术是信息安全中的关键和核心,密码学课程也就成为 了相关专业方向的基础主干课程,但由于课程开设的时间较短、积累的经验较少,而各大高校的招生生源、课程设置、实验室建设情况又参差不齐,也就导致了教学效果的重大差异。而教材中的多数算法使用了数学中的有限域和数论理论,笔 者从事了多年的密码学教学工作中,学生普遍反映密码学太 高深,太难学,由于课下时间少,算法编程时间不充分,不能较 好的去巩固和理解密码算法。 在有限的授课课时内,如何选择本门课程的主要内容,采 用哪些有效教学方法,使学生接受和掌握这些内容,确实是一 件值得我们深入研究的问题。本文从学生的兴趣点(喜欢编程、
项目开发管理等)出发,在课堂教学和实践教学环节中,提出了一些教学改革的建议和详细实施方法,从算法的角度提出一些便于学生更加容易理解和掌握的建议,以便促进教与学的相互提高。 1 密码学课程特点 密码学是信息类、信息安全类等相关专业方向中的主干课程,国内高校设置的信息安全专业方向中,大体分为从数学编码角度和从计算机系统安全的角度去学习研究密码学理论,课程安排上都应先修信息安全数学基础课程。在学生方面,据不完全统计,除了热爱数学的学生外,其他都对学习数论和抽象代数感到头痛。因此在一般情况下,密码学的讲授是在学生的数学基础较薄弱的情况下进行的。这样对于讲授密码学的教师来说, 在50学时左右的课时内,将密码学的基本内容灌输给学生,使他们容易接受,且能学到一些知识,确实存在一定难度,需要对教学内容和教学方法进行精心安排和设计。 而从内容的联系上讲,密码学可以说是多个学科的一个交汇点,这些学科包括:应用数学、通信、计算机应用、信息处理和电子电路技术等。内容涉及到较多的数学知识,从应用数学的角度看,密码学是计算数论、抽象代数等理论的一种应用;从通信的角度看,密码学是保密通信和通信网络安全的研究内容;从计算机应用的角度看,密码学是数据安全、计算机
密码学作业参考答案
第1章绪论 1．1为什么会有信息安全问题的出现？ 答题要点： （1）网络自身的安全缺陷。主要指协议不安全和业务不安全。协议不安全的主要原因 一是 Internet 从建立开始就缺乏安全的总体构想和设计；二是协议本身可能会泄漏口令等。业务不安全的主要表现为业务内部可能隐藏着一些错误的信息；有些业务本，难以区分出错原因；有些业务设置复杂，一般非专业人士很难完善地设置。 （2）网络的开放性。网络协议是公开的协议，连接基于彼此的信任，远程访问等，使 得各种攻击无需到现场就能成功。 （3）人的因素，包括人的无意失误、黑客攻击、管理不善等。 1．2简述密码学与信息安全的关系。 答题要点： 密码技术是实现网络信息安全的核心技术，是保护数据最重要的工具之一。 密码学尽管在网络信息安全中具有举足轻重的作用，但密码学绝不是确保网络信息安全的唯一工具，它也不能解决所有的安全问题。 1．3简述密码学发展的三个阶段及其主要特点。 答题要点：密码学的发展大致经历了三个阶段： （1）古代加密方法（手工阶段）。特点：基于手工的方式实现，通常原理简单，变化量小，时效性较差等。 （2）古典密码（机械阶段）。特点：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。它比古代加密方法更复杂，但其变化量仍然比较小。转轮机的出现是这一阶段的重要标志，利用机械转轮可以开发出极其复杂的加密系统，缺点是密码周期有限、制造费用高等。 （3）近代密码（计算机阶段）。特点：这一阶段密码技术开始形成一门科学，利用电子 计算机可以设计出更为复杂的密码系统，密码理论蓬勃发展，出现了以 DES 为代表的对称 密码体制和 RSA 为代表的非对称密码体制，制定了许多通用的加密标准，促进和加快了密 码技术的发展。 1．4近代密码学的标志是什么？ 答：1949 年 Claude Shannon 发表论文 The communication theory of secrecy systems，1976 年 W.Diffie 和 M.Hellman 发表论文 New directions in cryptography，以及美国数据加密标准 DES 的实施，标志着近代密码学的开始。 1．5安全机制是什么？主要的安全机制有哪些？ 答题要点： 安全机制是指用来保护网络信息传输和信息处理安全的机制。 安全机制可分为两类：特定的安全机制和通用的安全机制。 特定的安全机制包含：加密、数字签名、访问控制、数据完整性、认证交换、流量填充、路由控制和公证。 通用的安全机制包含：可信功能、安全标签、事件检测、安全审计跟踪和安全恢复。1．6什么是安全服务？主要的安全服务有哪些？ 答题要点： 安全服务就是指在信息传输和处理过程中为保证信息安全的一类服务。 主要的安全服务包括：机密性、完整性、鉴别、非否认性、访问控制、可用性。 1．7简述安全性攻击的主要形式及其含义。 答题要点：
密码学复习整理
《计算机密码学》复习范围 第1章引言 信息安全属性 保密性，完整性，可用性，真实性，实时性，不可否认性。 1.什么是被动攻击和主动攻击，各有几种类型？分别是对信息系统的什么性质进行的攻击？ 1.被动攻击 被动攻击即窃听，是对系统的保密性进行攻击，如搭线窃听、对文件或程序的非法拷贝等，以获取他人的信息。 被动攻击又分为两类，一类是获取消息的内容第二类是进行业务流分析，假如我们通过某种手段，比如加密，使得敌手从截获的消息无法得到消息的真实内容，然而敌手却有可能获得消息的格式、确定通信双方的位置和身份以及通信的次数和消息的长度，这些信息可能对通信双方来说是敏感的。 被动攻击因不对消息做任何修改，因而是难以检测的，所以抗击这种攻击的重点在于预防而非检测。 2.主动攻击 这种攻击包括对数据流的某些篡改或产生某些假的数据流。主动攻击又可分为以下三个子类： ①中断：是对系统的可用性进行攻击，如破坏计算机硬件、网络或文件管理系统。 ②篡改：是对系统的完整性进行攻击，如修改数据文件中的数据、替换某一程序使其执行不同的功能、修改网络中传送的消息内容等。 ③伪造：是对系统的真实性进行攻击。如在网络中插入伪造的消息或在文件中插入伪造的记录。 抗击主动攻击的主要途径是检测，以及对此攻击造成的破坏进行恢复。 2. 恶意程序的分类：是否需要主程序、能否自我复制？ 恶意软件指病毒、蠕虫等恶意程序，可分为两类,一类可自我复制:蠕虫，病毒 不可复制的：特洛伊木马，逻辑炸弹，陷门 3.安全业务分为哪5种？各有什么含义？ 保密业务，认证业务，不可否认业务，访问控制
4. 信息安全的基本模型？信息系统的保护模型？ 信息安全的基本模型: 通信双方欲传递某个消息，需通过以下方式建立一个逻辑上的信息通道： 首先在网络中定义从发送方到接收方的一个路由，然后在该路由上共同执行通信协议。 如果需要保护所传信息以防敌手对其保密性、认证性等构成的威胁，则需要考虑通信的安全性。安全传输技术有以下两个基本成分：①消息的安全传输，包括对消息的加密和认证。加密的目的是将消息搞乱以使敌手无法读懂，认证的目的是检查发送者的身份。 ②通信双方共享的某些秘密信息，如加密密钥。 为获得消息的安全传输，可能还需要一个可信的第三方，其作用可能是负责向通信双方发布秘密信息或者在通信双方有争议时进行仲裁。 安全的网络通信必须考虑以下4个方面： ①加密算法。 ②用于加密算法的秘密信息。 ③秘密信息的分布和共享。 ④使用加密算法和秘密信息以获得安全服务所需的协议。 信息系统的保护模型: 对付未授权访问的安全机制可分为两道防线： 第一道称为守卫者，它包括基于通行字的登录程序和屏蔽逻辑程序，分别用于拒绝非授权用户的访问、检测和拒绝病毒；采用技术如基于口令的验证方式。由于该方式容易被攻破，目前开始采用基于数字证书的验证方式。 第二道防线由一些内部控制部件构成，用于管理系统内部的各项操作和分析所存有的信息，以检查是否有未授权的入侵者。如将合法用户划分为不同的用户组，不同用户组被赋予不同的权限以访问主机的目录、文件等资源 5.密码体制从原理上可分为哪两大类,各自的含义？ 单钥体制(One-key system)：加密密钥和解密密钥相同。分类： 流密码(Stream cipher):明文逐位加密 分组密码(Block cipher):明文逐组加密 单钥体制不仅可用于数据加密，也可用于消息的认证。 采用单钥体制的系统的保密性主要取决于密钥的保密性，与算法的保密性无关，即由密文和加解密算法不可能得到明文。换句话说，算法无需保密，需保密的仅是密钥。 根据单钥密码体制的这种特性，单钥加解密算法可通过低费用的芯片来实现。密钥可由发送方产生然后再经一个安全可靠的途径（如信使递送）送至接收方，或由第三方产生后安全可靠地分配给通信双方。 ?双钥体制(Two-key system)：加密密钥和解密密钥不同。加密和解密能力分开 ?可以实现多个用户加密的消息只能由一个用户解读（用于公共网络中实现保密通信） ?只能由一个用户加密消息而使多个用户可以解读（可用于认证系统中对消息进行数字签字）。
国内外密码学发展现状
国内外密码学发展现状 简述国内外密码学发展现状 一、近年来我国本学科的主要进展 我国近几年在密码学领域取得了长足进展，下面我们将从最新理论与技术、最新成果应用和学术建制三个方面加以回顾和总结。 (一)最新理论与技术研究进展 我国学者在密码学方面的最新研究进展主要表现在以下几个方面。 (1)序列密码方面，我国学者很早就开始了研究工作，其中有两个成果值得一提:1、多维连分式理论，并用此理论解决了多重序列中的若干重要基础问题和国际上的一系列难题。2、20世纪80年代，我国学者曾肯成提出了环导出序列这一原创性工作，之后戚文峰教授领导的团队在环上本原序列压缩保裔性方面又取得了一系列重要进展。 (2)分组密码方面，我国许多学者取得了重要的研究成果。吴文玲研究员领导的团队在分组密码分析方面做出了突出贡献，其中对NESSIE工程的候选密码算法NUSH的分析结果直接导致其在遴选中被淘汰;对AES、Camellia、SMA4等密码算法做出了全方位多角度的分析，攻击轮数屡次刷新世界纪录。 (3)Hash函数(又称杂凑函数)方面，我国学者取得了一批国际领先的科研成果，尤其是王小云教授领导的团队在Hash函数的安全性分析方面做出了创新性贡献:建立了一系列杂凑函数破解的基本理论，并对多种Hash函数首次给出有效碰撞攻击和原像攻击。 (4)密码协议方面，我国学者的成果在国际上产生了一定的影响，其中最为突出的是在重置零知识方面的研究:构造了新工具，解决了国际收那个的两个重要的猜想。
(5)PKI技术领域，我国学者取得了长足的发展，尤其是冯登国教授领导的团队做出了重要贡献:构建了具有自主知识产权的PKI模型框架，提出了双层式秘密分享的入侵容忍证书认证机构(CA)，提出了PKI实体的概念，形成了多项国家标准。该项成果获得2005年国家科技进步二等奖。 (6)量子密码方面，我国学者在诱骗态量子密码和量子避错码等方面做出了开创性工作;在协议的设计和分析方面也提出了大量建设性意见。 (7)实验方面，主要有郭光灿院士领导的团队和潘建伟教授领导的团队取得了 一些令人瞩目的成绩，其中的“量子政务网”和“量子电话网”均属世界首创。 (二)最新成果应用进展 2009年是我国《商用密码管理条例》发布实施10周年。10年来我国的商用密码取得了长足发展。尤其值得一提的是可信计算和WAPI方面的密码应用。 (1)通过在可信计算领域中的密码应用推广，推出了我国自主的《可信计算密码支撑平台功能与接口规范》，大大提升了我国密码算法的应用水平和密码芯片的设计和研制水平。 (2)我国自主研发的宽带无线网络WAPI安全技术，弥补了同类国际标准的安全缺陷，形成并颁布了两项国家标准;其中的加密算法采用了自主研发的分组密码算法SMS4。该成果2005年获得国家发明二等奖。 二、密码学的发展趋势和展望 (1)密码的标准化趋势。密码标准是密码理论与技术发展的结晶和原动力，像AES、NESSE、eSTREAM和SHA 3等计划都大大推动了密码学的研究。 (2)密码的公理化趋势。追求算法的可证明安全性是目前的时尚，密码协议的形式化分析方法、可证明安全性理论、安全多方计算理论和零知识证明协议等仍将是密码协议研究的主流方向。
《密码学》课程直播教学设计与反思—以AES密码算法为例
《密码学》课程直播教学设计与反思—以AES密码算法为例 摘要：为顺利开展疫情期间教学工作，根据密码学学科特点和高校教学安排， 对《密码学》课程开展线上直播教学。本文以AES密码算法为例，进行直播教学 设计及教学反思，便于今后更好开展教学工作。 关键词：直播教学；密码学；教学设计 一、引言 2019年12月以来，湖北省武汉市陆续发现了多例新型冠状肺炎病例，为了 防止疫情进一步扩散，2020年1月26日，国务院新闻发布会要求各地大、中、 小学2020年春季学期推迟开学[1]。为了进一步保障教学工作按时完成，教育部1月29日发出倡议：利用网络平台，展开“停课不停学”[2]。各个高校为响应“听课 不停学”政策，纷纷采取了多种教学方式，如：线上直播、电视教学、学生自学等。作者根据《密码学》课程的学科特点，并结合当前疫情的形势和教学安排，充分 利用网络资源开展线上直播教学。本文以《密码学》课程中的AES密码算法为例，对开展直播教学的工作进行阐述与反思，为今后的教学工作提供经验借鉴。 二、AES密码算法课程设计 （一）教学目标 学生通过学习本节课的内容，掌握AES密码算法的数学基础、设计思想和算 法流程，为后序的密码学实验课程打下理论基础。同时增强学生的信息保密意识 和保密责任感，为今后从事密码学相关工作打下基础。 （二）教学设计 AES密码算法由于涉及到一些数论的基本知识且加解密流程较为复杂，因此 在课程安排上采用4个学时分别对AES密码的数学基础知识、算法的由来及框架、轮函数及密钥生成算法、思考题探讨与分析进行讲解。 1.数学基础知识 （1）十六进制加法 学习AES密码的数学基础知识，可以采用回顾旧知识，引入新课的方法。首 先需要同学们回忆一下我们之前学的数的进制。我们最常用的是几进制数呢？答：十进制。除了十进制数，我们还学过哪几个进制？答：二进制、八进制和十六进制。 AES密码算法主要涉及十六进制的加法和乘法运算，下面我们首先来看十六 进制的加法运算。这里采用学生自学和教师讲解相结合的方式，发挥学生在学习 时的主动性。请同学们先自己看课本上59页的例子，思考为什么十六进制的 57+83=D4呢？ 同学们通过观察和计算已经了解到，十六进制的加法运算是将数字化为多项式，再将两个多项式做模二加运算，而我们说的模二加运算，实际就是异或运算。比如:这里的57和83分别对应二进制的01010111、10000011，将对应位的二进 制相加，做异或运算，得到11010011，化为十六进制就得到了D4。所有的十六 进制加法运算，d都采用相同的方法。 （2）十六进制乘法 AES密码需要用到十六进制的乘法，也叫做x乘法。这里采用边讲解边写板 书的方式来给同学们讲授。以5713为例： 57对应的二进制为01010111 13对应的二进制为00010011