密码学简介解读
密码学——第1章密码学概述
第 1 章密码学概述1.1 信息安全Alvin Toffler 在《第三次浪潮》中预言：计算机网络的建立和普及将彻底改变人类生存和生活模式。
信息化以它有别于传统方式的信息获取、存储、处理、传输和使用，给现代社会的正常发展带来了一系列的前所未有的风险和威胁。
传统的一切准则在电子信息环境中如何体现与维护，到现在并没有根本解决，一切都在完善中。
今天，人们一方面享受着信息技术带来的巨大变革，同时也承受着信息被篡改、泄露、伪造的威胁，以及计算机病毒及黑客入侵等安全问题。
信息安全的风险制约着信息的有效使用，并对经济、国防乃至国家的安全构成威胁。
一方面：没有信息安全，就没有完全意义上的国家安全。
另一方面：信息安全还涉及个人权益、企业生存和金融风险防范等。
密码技术和管理是信息安全技术的核心，是实现保密性、完整性、不可否认性的关键。
“ 9.11 事件”后，各国政府纷纷站在国家安全的角度把信息安全列入国家战略。
重视对网络信息和内容传播的监控，更加严格的加固网络安全防线，把信息安全威胁降到最低限度。
2000 年我国开始着力建立自主的公钥基础设施，并陆续启动了信息系统安全等级保护和网络身份认证管理服务体系。
因此，密码学的基本概念和技术已经成为信息科学工作者知识结构中不可或缺的组成部分。
1.2 密码学引论1. 密码学的发展概况密码学是一门既古老又年轻的学科。
自有了战争，就有了加密通信。
交战双方都为了保护自己的通信安全，窃取对方的情报而研究各种信息加密技术和密码分析技术。
古代行帮暗语和一些文字游戏等，实际上就是对信息的加密。
这种加密方法通过原始的约定，把需要表达的信息限定在一定的范围内流通。
古典密码主要应用于政治、军事及外交等领域。
电报发明以后，商业方面对密码学的兴趣主要集中在密码本的编制上。
20 世纪初，集中在与机械和电动机械加密的设计和制造上。
进入信息时代，大量敏感信息要通过公共通信设施或计算机网络进行交换，密码学的应用已经不仅仅局限在政治、军事、外交等领域，其商业和社会价值日益显著，并与人们的日常生活紧密相关。
关于密码学的发展和一些常见的加密算法
关于密码学的发展和一些常见的加密算法1．悠久迷人的密码史话——密码学和密码前言：密码学（Cryptology，来源于希腊语kryptos和graphein，即隐藏和书写的意思）这门科学，或者说这门艺术，通常被分为两个部分，密码学（Cryptography）的任务是构建更为隐秘而且有效的密码，或者说加密方式；而与之相对应，密码分析学（Crypanalysis）则是研究已有的加密法的弱点，在没有密钥的情况下将密文还原成为明文。
这两种科学相互依靠而不能分割，密码学家（Cryptologist）需要研习密码学来掌握加密方式，以便更好地解密；同样需要了解密码分析学，以判定自己密码的安全性高低。
有一句话说的很好：“密码是两个天才的较量，败者将耗尽智慧而死。
”密码学产生的根本原因在于人们想要传递一些只有我们允许的接受者才能接受并理解的信息。
被隐藏的真实信息称为明文（Plaintext），明文通过加密法（Cipher）变为密文（Ciphertext），这个过程被称为加密（Encryption），通过一个密钥（Key）控制。
密文在阅读时需要解密（Decryption），同样需要密钥，这个过程由密码员（Cryptographer）完成。
但是密码的传递并非绝对安全，可能有未得到允许的人员得到密文，并且凭借他们的耐心和智慧（我们通常假定他们有足够的时间和智慧），在没有密钥的情况下得到明文，这种方法称为破解（Break）。
通常使用的加密方法有编码法（Code）和加密法（Cipher），编码法是指用字，短语和数字来替代明文，生成的密文称为码文（Codetext），编码法不需要密钥或是算法，但是需要一个编码簿（Codebook），编码簿内是所有明文与密文的对照表；而加密法则是使用算法和密钥。
另外一种较常用的方法是夹带加密法（Steganography），顾名思义，它是将密文以隐藏的方式传递的，比如图画或是其它消息中，或是使用隐形墨水，在计算机能够进行图象和其它信息的处理之后，这种方法更是有了极大的发展空间。
密码学概述
密码学概述
密码学是一门研究保护信息安全的学科。
它涉及设计和使用密码算法，以确保敏感数据在传输和存储过程中得到保护。
密码学的目标是保密性、完整性、身份验证和不可抵赖性。
密码学分为两个主要领域：对称密码和公钥密码。
对称密码使用相同的密钥进行加密和解密，其主要方法有替换和置换。
常见的对称密码算法包括DES、AES和RC4。
公钥密码也称为非对称密码，使用一对密钥：公钥和私钥。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
公钥密码算法具有更高的安全性和密钥管理的便利性。
常见的公钥密码算法包括RSA和椭圆曲线密码算法（ECC）。
除了对称密码和公钥密码，密码学还涉及其他重要概念，如哈希函数、数字签名和数字证书。
哈希函数将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值，用于验证数据的完整性。
数字签名使用私钥生成数字签名，用于验证数据的身份和不可抵赖性。
数字证书由可信的第三方机构颁发，用于验证公钥的真实性和所有者身份。
密码学在现代通信和计算机系统中扮演着至关重要的角色，确保数据的安全传输和存储。
随着技术的不断发展，密码学也在不断进步，以应对不断出现的安全威胁和攻击。
什么是密码学？
什么是密码学？密码学是一门研究密码学理论与密码技术的学科，是信息安全领域不可或缺的一部分。
它涉及的范围广泛，包括数据加密、数字签名、身份认证等。
随着信息安全技术的逐步发展，密码学也愈加重要和广泛应用。
1. 密码学的起源密码学的历史可追溯到古代。
最早有关密码学的文献记载可追溯至公元前400年左右。
在历史上，密码学曾发挥过重要作用，如在二战中的阿兰·图灵破解纳粹德国的恩格玛密码机等事件中。
2. 密码学的分类（1）对称密钥密码学：在加密和解密过程中使用相同的密钥。
通常使用的加密算法有DES、AES等。
（2）非对称密钥密码学：在加密和解密过程中使用不同的密钥。
常用的算法有RSA、DSA等。
（3）哈希函数密码学：“哈希”把任意长度的输入（又叫做预映射，pre-image）“压缩”到某一固定长度的输出上（称为哈希值），且输入的数据量越大，输出值的信息量越小，也就是说不同的输入可能相同的输出。
常用的哈希函数有MD5、SHA-1等。
3. 密码学的应用（1）数据加密：数据加/解密可防止机密数据泄露，确保数据传输的完整性。
（2）数字签名：数字签名可以验证文档在传递过程中是否被篡改，确认文档的完整性，具有很高的安全性。
（3）身份认证：基于密码学的身份认证技术可以确保只有被授权的用户能够访问特定系统或应用程序，确保系统和数据的安全性和完整性。
4. 密码学的未来随着信息安全和隐私保护的日益重要，密码学的发展也愈加迅速。
未来，密码学将会在云计算、大数据、物联网等领域更加广泛地应用，需要不断创新和进一步研究加强相应领域的安全保护。
总结：密码学涉及领域广泛，适用于数据加密、数字签名、身份认证等场景。
在信息安全领域中起到至关重要的作用，对云计算、大数据、物联网等领域的发展起到积极促进作用。
密码学的研究内容
密码学的研究内容一、引言密码学是一门研究如何将信息以一种不能被未经授权者理解的方式进行编码、传输和存储的科学。
它是信息安全领域中至关重要的组成部分，涉及多个方面的研究内容。
本文将详细介绍密码学的主要研究内容，包括密码编码学、密码分析学、协议密码学、密钥管理学、身份认证与数字签名以及隐私保护等方面。
二、密码编码学密码编码学是密码学的一个分支，主要研究如何将信息进行加密，以保证其机密性和安全性。
通过对明文进行一系列的算法处理，生成无法理解的密文，只有在拥有解密密钥的情况下才能恢复原始信息。
密码编码学还包括对加密算法的优化和改进，以适应不同的应用场景和安全需求。
三、密码分析学密码分析学是密码学的另一个分支，主要研究如何对加密的信息进行破解和窃取。
密码分析学涉及对加密算法的深入理解和分析，通过分析密文和可能的密钥，尝试恢复出原始信息。
密码分析学对于评估加密算法的安全性、发现其潜在的弱点以及促进加密算法的改进和发展具有重要意义。
四、协议密码学协议密码学主要研究如何设计和分析安全协议，以确保协议参与方之间的安全通信和数据交换。
安全协议涉及多个步骤和操作，包括密钥交换、身份认证、数据完整性保护等。
协议密码学关注如何通过密码技术来保证协议的安全性，以及如何发现和纠正协议中的安全漏洞。
五、密钥管理学密钥管理学是密码学中关于密钥生成、存储、分发和使用的研究领域。
在加密通信中，只有拥有正确的密钥才能解密密文并获取明文信息。
因此，密钥管理对于保证通信安全至关重要。
密钥管理学涉及如何安全地生成和管理密钥，以及如何确保密钥在分发和使用过程中的安全性和可靠性。
六、身份认证与数字签名身份认证与数字签名是密码学在实践中广泛应用的技术。
身份认证技术用于验证通信参与方的身份，防止假冒攻击；数字签名技术用于验证信息的完整性和来源，防止信息被篡改或伪造。
这些技术对于保障电子交易、电子政务和电子商务等领域的安全性具有重要意义。
七、隐私保护隐私保护是密码学的一个重要研究方向。
密码学是什么
密码学是什么1、什么是密码学密码学（Cryptography）是一门研究保护信息安全的学科，旨在发明和推广应用用来保护信息不被未经授权的实体获取的一系列技术。
它的研究规定了认证方式，加密算法，数字签名等技术，使得信息在网络上传输的安全性得到有效保障。
2、密码学发展历史从古代祭祀文本，到中世纪以前采用信封保护信息，再到如今运用根据科学原理设计的隐藏手段来免受攻击，形成了自己独特的新时代——密码学从古至今飞速发展。
在古代，人们提出基于门限理论的“将信息隐藏在古文献中”的想法，致使密码学技术的研究进入一个全新的研究水平。
噬血无声的18世纪，密码学技术得到了按比例加密法、变换锁以及一些其他加密技术的发明，使得发送者可以保护其传输的信息安全性。
20世纪，随着计算机科学、数学和通信学的迅猛发展，对于密码学的研究不断深入，密码破译也得到了彻底的结束。
3、密码学的应用密码学技术的应用正在不断的扩大，已经影响到计算机安全，电子商务，社交媒体，安全性协议。
其中，在计算机安全领域，应用的最广的就是网络安全了，例如使用数字签名，校验数据完整性及可靠性；实现密码认证，提高网络安全性；确保交易安全，实现交易无痕迹。
此外，在其他领域，还应用于支付货币，移动通信，数字信息传输，数字家庭，多媒体看门狗等。
4、密码学体系建设根据国家科学研究规划，国家建立自己的密码体系，推动密码学发展，建立一套完整的标准化体系，促进社会的网络安全发展，促进新的网络体系的快速发展，并且提出国家大力研究密码学，在国际技术水平上更具有单调作用和竞争优势。
5、总结综上所述，我们可以看到，密码学是一门相对年轻的学科，但是它在近十数年中有着突飞猛进的发展，并且把它妥善运用到了当今信息时代。
密码学研究实际上在不断推动并加强现代通信网络的安全性，使得更多的人群乐于在网上购买等等，为人们的网络安全提供了有效的保障。
只要把它的研究应用得当，密码学必将为更多的人带来更多的安全保障。
密码学基础知识
密码学基础知识密码学是一门研究数据的保密性、完整性以及可用性的学科，广泛应用于计算机安全领域、网络通信以及电子商务等方面。
密码学的基础知识是研究密码保密性和密码学算法设计的核心。
1. 对称加密和非对称加密在密码学中，最基本的加密方式分为两类：对称加密和非对称加密。
对称加密通常使用一个密钥来加密和解密数据，同时密钥必须保密传输。
非对称加密则使用一对密钥，分别为公钥和私钥，公钥可以公开发布，任何人都可以用它来加密数据，但只有私钥持有人才能使用私钥解密数据。
2. 散列函数散列函数是密码学中常用的一种算法，它将任意长度的消息压缩成一个固定长度的摘要，称为消息摘要。
摘要的长度通常为128位或更长，主要用于数字签名、证书验证以及数据完整性验证等。
常见的散列函数有MD5、SHA-1、SHA-256等。
3. 数字签名数字签名是一种使用非对称加密技术实现的重要保密机制，它是将发送方的消息进行加密以保证消息的完整性和真实性。
发送方使用自己的私钥对消息进行签名，然后将消息和签名一起发送给接收方。
接收方使用发送方的公钥来验证签名，如果消息被篡改或者签名无法验证，接收方将拒绝接收消息。
4. 公钥基础设施（PKI）PKI是一种包括数字证书、证书管理和证书验证的基础设施，用于管理数字证书和数字签名。
数字证书是将公钥与其拥有者的身份信息结合在一起的数字文件，它是PKI系统中最重要的组成部分之一。
数字证书通过数字签名来验证其真实性和完整性，在通信和数据传输中起着至关重要的作用。
总之，密码学是计算机科学中重要的领域之一，其应用广泛，影响深远。
掌握密码学基础知识非常有必要，对于安全性要求较高的企业和组织来说，更是至关重要。
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。
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Historical Ciphers
傳統加密方式主要分為兩大類：
Transposition 換位 Substitution 代換
有名的傳統加密法：DES、FEAL
Transposition Method
依照某種特定規則 重新排列明文 Ex. I am a student Imsuet aatdn
達到資訊的秘密性、可鑑定性
Cryptanalysis
破解密碼系統、偽造訊息
Terminology
Cipher text
明文 m Encrypt 加密 E(m)
密文 c Decrypt 解密 D(c)
明文 m
Terminology
公共鑰匙 私密鑰匙
發送者
Eve 竊密者
接收者
Terminology
Substitution Method
Shift Cipher (Caesar’s Cipher) I CAME I SAW I CONQUERED H BZLD H TZV H BNMPTDSDC
Substitution Method(cont’d)
However…easy to break!!
Future 兩種發送光子的模式 每一種都有兩個正交的偏振方向
Step 2 Bob 隨機選擇兩種模式中的一種偵測光子 如果Bob和Alice選擇的模式相同， Bob就會接收到正確的位元； 反之，偵測到的位元不可預測(可能為0或1)
Future Work
若Eve試圖竊聽，根據量子力學，會改變傳送光子的狀態， Alice和Bob可以選擇一些位元比較，驗證是否遭竊聽
Application
Digital Signatures 數位簽署 Digital Cash 電子錢包 Timestamping Services 電子時戳 Election 電子投票系統
Digital Signature
確保文件是由發送者送出 事後發送者無法否認，可由第三者確認 先用私密金匙加密，再用公共金匙解密
Quantum Cryptography
Step 3 Bob告訴Alice他選擇濾片的模式 Alice回答Bob哪些是正確的 把這些正確偵測到的位元取出，做為加密的密碼
Quantum Cryptography
Public Key System - RSA
RSA-576=1881 9881292060 7963838697 2394616504 2002年10月 7日，以破解加密術而著稱的 3980716356 3379417382 7007633564 2298885971 宣佈破解了美國 RSA資料安全 5234665485 3190606065 0474304531 7388011303 實驗室開發的 64位密匙 —RC5-64 3967161996 9232120573 4031879550 6569962213 全球33.1萬名電腦高手+4年的時間!! 0516875930 7650257059 為了檢測 RSA 技術的安全性，一家專門研究 =(3980750 8642406493 7397125500 5503864911 9906436234 2526708406 3851895759 4638895726 RSA 技術的公司 RSA Security 提供獎金給成 1768583317) 功分解公佈的 8 個巨大合成數的人。 *(4727721 4610743530 2536223071 9730482246 在2003年 12月3日，一個德國機構成功分解了 3291469530 2097116459 8521711305 2071125636 3590397527) RSA-576
Public Key System - RSA
若對N=pq的每一種可能加以檢驗，則我們需要…
位元 30 60 100
時間(1GHz/s) 1秒 1年 1000 億年!!
事實上，運用平行處理及 一些篩選法則，可以大幅 提升檢驗的效率。
但仍難以在可接受的時間 內破解。
由於RSA用到指數運算， 加密的過程耗費較多的時間， 現行系統多先用RSA傳送 private key，再合併使用 其他加密方式。
A match – making Protocol
要如何達成共同的決議，而不用公開表述自己的意見？
Ex. A和B透過朋友C認識，相處了一天後，想知道彼此的心意，但又不敢 先表態…
Future Work
量子電腦
0和1的狀態能同時並存，稱為疊加(superposition)。 量子平行處理的概念，一個原子可以同時代表兩個 狀態 Ex.三個原子可同時代表 000 001 010 011 100 101 110 111 龐大運算能力對現今的密碼系統是個致命的威脅 對系統的時間、振幅、相位要求嚴格
Public Key System - RSA
named after its inventors Ron Rivest, Adi Shamir and Len Adleman Base on Number Theory y=ex (mod N) => x=?? 沒有private key 很難求出x 有多難？ 大數的質因數分解 要解出N=pq 其中p q為兩大質數
Cryptography
密碼學簡介
B91901139 電機三 蕭旭君
Cryptography
緣起 名詞解釋 常見的加密解密法 密碼學的應用 未來發展
History
Cryptography
Cryptology
= ”隱藏(Kryptos)”+”訊息(logos)” •研究秘密通訊之學問
Symmetric vs. Asymmetric ex. y=3x-2 => x=(y+2)/3 y=11x (mod 53) => x=?? Unconditional Security vs. Computational Security 怎樣才算安全?......
無法在合理的時間內，用合理的資源解出的密碼