第二章：密码技术基础_1
合集下载
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
02.1-密码技术基础(2013秋)
17
对称密码系统与非对称密码系统
I M
密码分析者
M' M＝DK (C)
发送方
C＝EK (M) K
接收方
密钥空间
I M
密码分析者
M' M＝DKs (C)
发送方
Kp C＝EKp (M)
接收方
Ks
公钥空间
私钥空间
18
密码系统分类
• 根据对明文的处理方式
– 一次只对明文中的单个比特（有时对字节）运 算的密码称为序列密码或流密码（Stream Cipher）； – 对明文的一组比特进行运算，这些比特组称为 分组，相应的密码称为分组密码（Block Cipher）；
4
密码学发展历史
• 罗马军队，凯撒密码。
The Caesar cipher is named for Julius Caesar, who used an alphabet with a shift of three.
the last dictator of Rome (100 BC - 44 BC)
12
• • • • •
明文（Plaintext）：被隐蔽的数据消息； 密文（Ciphertext）：隐蔽后的数据消息； 加密（Encryption）：将明文转换为密文的过程； 解密（Decryption）：将密文转换为明文的过程； 密钥（Key）：控制加密、解密的安全参数；
• 当前，密码技术的发展使得它已经能用于提供完整性、真 实性、和非否认性等属性，成为保障信息安全的核心基础 技术。 • 密码学（Cryptology）分为密码编码学（Cryptography）和 密码分析学（Cryptanalysis）。前者寻求提供信息机密性、 完整性、真实性和非否认性的方法，后者研究加密消息的 破译和伪装等破坏密码技术所提供安全性的方法。
对称密码系统与非对称密码系统
I M
密码分析者
M' M＝DK (C)
发送方
C＝EK (M) K
接收方
密钥空间
I M
密码分析者
M' M＝DKs (C)
发送方
Kp C＝EKp (M)
接收方
Ks
公钥空间
私钥空间
18
密码系统分类
• 根据对明文的处理方式
– 一次只对明文中的单个比特（有时对字节）运 算的密码称为序列密码或流密码（Stream Cipher）； – 对明文的一组比特进行运算，这些比特组称为 分组，相应的密码称为分组密码（Block Cipher）；
4
密码学发展历史
• 罗马军队，凯撒密码。
The Caesar cipher is named for Julius Caesar, who used an alphabet with a shift of three.
the last dictator of Rome (100 BC - 44 BC)
12
• • • • •
明文（Plaintext）：被隐蔽的数据消息； 密文（Ciphertext）：隐蔽后的数据消息； 加密（Encryption）：将明文转换为密文的过程； 解密（Decryption）：将密文转换为明文的过程； 密钥（Key）：控制加密、解密的安全参数；
• 当前，密码技术的发展使得它已经能用于提供完整性、真 实性、和非否认性等属性，成为保障信息安全的核心基础 技术。 • 密码学（Cryptology）分为密码编码学（Cryptography）和 密码分析学（Cryptanalysis）。前者寻求提供信息机密性、 完整性、真实性和非否认性的方法，后者研究加密消息的 破译和伪装等破坏密码技术所提供安全性的方法。
课程思政建设改革的探索与实践
（2）师生研讨。学生针对《网络安全法》的案例分组展开研讨，研讨之后，每组委派一名学生进行总结发言;教师和学生点评，拓展学生的知识面，在整个研讨过程中让学生构建网络安全意识。
（3）课后拓展。课后可适当给学生提供《网络安全法》的相关报道视频，增强学生的安全意识，使其规范自己的网络行为。
总结
思政元素与课程教学的有效融合使学生增强了国家安全、国家忧患的意识，深刻体会到“落后就要挨打”的危机感，从而能够奋勇向前、努力钻研，对自己所学的专业知识和技能充满热情。此外，学生在掌握专业知识和技能的同时，还对信息安全的行业规范、道德责任有了清晰的认识，提高了学生解决信息安全实际问题的能力。
[关键词]课程思政信息安全教学方法
基金项目：2019年陕西高等教育教学改革研究项目“大数据时代下的《信息安全》课程思政研究与实践”（项目编号：19BY135）。
引言
习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调：“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。”信息安全是信息管理与信息系统专业的核心课程，课程组秉承立德树人的教学理念，将专业教育和思政教育有机统一，在专业课讲授中落实立德树人根本任务，潜移默化地融入思政元素，激发学生的担当意识和爱国情怀，引领学生树立正确的人生观和价值观。同时，深入挖掘信息安全课程的思政元素，推动信息安全的课程思政建设，使思想政治教育贯穿信息安全人才培养的全过程，从而深入贯彻落实全国高校思想政治工作会议、全国教育大会和新时代全国高等学校本科教育工作会议精神，全面推进一流本科建设。
（3）课后拓展。课后对量子算法技术进行更深一步的研究，了解两字算法技术的发展对现有技術的推动，并引入相关思政素材，增强思政权威性，引发学生思考及探索。
（3）课后拓展。课后可适当给学生提供《网络安全法》的相关报道视频，增强学生的安全意识，使其规范自己的网络行为。
总结
思政元素与课程教学的有效融合使学生增强了国家安全、国家忧患的意识，深刻体会到“落后就要挨打”的危机感，从而能够奋勇向前、努力钻研，对自己所学的专业知识和技能充满热情。此外，学生在掌握专业知识和技能的同时，还对信息安全的行业规范、道德责任有了清晰的认识，提高了学生解决信息安全实际问题的能力。
[关键词]课程思政信息安全教学方法
基金项目：2019年陕西高等教育教学改革研究项目“大数据时代下的《信息安全》课程思政研究与实践”（项目编号：19BY135）。
引言
习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调：“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。”信息安全是信息管理与信息系统专业的核心课程，课程组秉承立德树人的教学理念，将专业教育和思政教育有机统一，在专业课讲授中落实立德树人根本任务，潜移默化地融入思政元素，激发学生的担当意识和爱国情怀，引领学生树立正确的人生观和价值观。同时，深入挖掘信息安全课程的思政元素，推动信息安全的课程思政建设，使思想政治教育贯穿信息安全人才培养的全过程，从而深入贯彻落实全国高校思想政治工作会议、全国教育大会和新时代全国高等学校本科教育工作会议精神，全面推进一流本科建设。
（3）课后拓展。课后对量子算法技术进行更深一步的研究，了解两字算法技术的发展对现有技術的推动，并引入相关思政素材，增强思政权威性，引发学生思考及探索。
2_1密码技术基础分析
计算机网络安全基础
维吉尼亚表:
m=abcdefg
key=bag E(m)= BBIEELH key=egg E(m)=? E(m)=DCI key=bag
m=?
a a A b B c C d D e E f F g G … …
b B C D E F G H …
c C D E F G H I …
d D E F G H I J …
计算机网络安全基础
2.1 密码技术的基本概念
（2）双钥/非对称密码体制 使用相互关联的一对密钥，一个是公用密 钥，任何人都可以知道，另一个是私有密钥， 只有拥有该对密钥的人知道。如果有人发信给 这个人，他就用收信人的公用密钥对信件进行 过加密，当收件人收到信后，他就可以用他的 私有密钥进行解密，而且只有他持有的私有密 钥可以解密。
数据，或有足够多的明文、密文对，穷搜索法总是可以 成功的。但实际中任何一种能保障安全要求的实用密码 体制，都会设计得使这种穷搜索法在实际上是不可行的。 在理论上，这种方法也往往作为与其他攻击方法相比较 的基础，以此作为标准，判断其他各种攻击方法的有效 程度。
计算机网络安全基础
2.1 密码技术的基 密码技术的基本概念
（2）已知明文攻击（Known-Plaintext Attack）。密码分 析者不仅可得到一些消息的密文，而且也知道这些消 息的明文。分析者的任务就是用加密信息推出用来加 密的密钥或推导出一个算法，此算法可以对用同一密 钥加密的任何新的消息进行解密。 （ 3 ）选择明文攻击（ Chosen-Plaintext Attack）。分析 者不仅可得到一些消息的密文和相应的明文，而且他 们也可选择被加密的明文。这比已知明文攻击更有效。 因为密码分析者能选择特定的明文块去加密，那些块 可能产生更多关于密钥的信息，分析者的任务是推出 用来加密消息的密钥或导出一个算法，此算法可以对 用同一密钥加密的任何新的消息进行解密。
维吉尼亚表:
m=abcdefg
key=bag E(m)= BBIEELH key=egg E(m)=? E(m)=DCI key=bag
m=?
a a A b B c C d D e E f F g G … …
b B C D E F G H …
c C D E F G H I …
d D E F G H I J …
计算机网络安全基础
2.1 密码技术的基本概念
（2）双钥/非对称密码体制 使用相互关联的一对密钥，一个是公用密 钥，任何人都可以知道，另一个是私有密钥， 只有拥有该对密钥的人知道。如果有人发信给 这个人，他就用收信人的公用密钥对信件进行 过加密，当收件人收到信后，他就可以用他的 私有密钥进行解密，而且只有他持有的私有密 钥可以解密。
数据，或有足够多的明文、密文对，穷搜索法总是可以 成功的。但实际中任何一种能保障安全要求的实用密码 体制，都会设计得使这种穷搜索法在实际上是不可行的。 在理论上，这种方法也往往作为与其他攻击方法相比较 的基础，以此作为标准，判断其他各种攻击方法的有效 程度。
计算机网络安全基础
2.1 密码技术的基 密码技术的基本概念
（2）已知明文攻击（Known-Plaintext Attack）。密码分 析者不仅可得到一些消息的密文，而且也知道这些消 息的明文。分析者的任务就是用加密信息推出用来加 密的密钥或推导出一个算法，此算法可以对用同一密 钥加密的任何新的消息进行解密。 （ 3 ）选择明文攻击（ Chosen-Plaintext Attack）。分析 者不仅可得到一些消息的密文和相应的明文，而且他 们也可选择被加密的明文。这比已知明文攻击更有效。 因为密码分析者能选择特定的明文块去加密，那些块 可能产生更多关于密钥的信息，分析者的任务是推出 用来加密消息的密钥或导出一个算法，此算法可以对 用同一密钥加密的任何新的消息进行解密。
2019信息网络安全专业技术人员继续教育(信息安全技术)习题及答案
信息安全技术第一章概述第二章基础技术一、判断题1.加密技术和数字签名技术是实现所有安全服务的重要基础。
（对）2.对称密码体制的特征是:加密密钥和解密密钥完全相同,或者一个密钥很容易从另ー个密钥中导出。
（对）3.对称密钥体制的对称中心服务结构解决了体制中未知实体通信困难的问题。
（错）4.公钥密码体制算法用一个密钥进行加密,!而用另一个不同但是有关的密钥进行解密。
（对）5.公钥密码体制有两种基本的模型:一种是加密模型,另一种是解密模型（错）6.Rabin体制是基于大整数因子分解问题的,是公钥系统最具典型意义的方法。
（错）7.对称密码体制较之于公钥密码体制具有密钥分发役有安全信道的限制,可实现数字签名和认证的优点。
（错）8.国密算法包括SM2,SM3和SM4. （对）9.信息的防篡改、防删除、防插入的特性称为数据完整性保护。
（对）10.Hash函数的输人可以是任意大小的消息，其输出是一个长度随输入变化的消息摘要。
（错）11.数字签名要求签名只能由签名者自己产生。
（对）12、自主访问控制(DAC)是基于对客体安全级别与主体安全级别的比较来进行访问控制的。
（错）13.基于角色的访问控制(RBAC)是基于主体在系统中承担的角色进行访问控制，而不是基于主体的身份。
（对）二、多选题1.公钥密码体制与以前方法的区别在于()。
A.基于数学函数而不是替代和置换B、基于替代和置换C.是非对称的，有两个不同密钥D.是对称的，使用一个密钥2.公钥密码的优势体现在()方面。
A.密钥交换B.未知实体间通信C.保密服务D.认证服务3.以下属于非对称算法的是()。
A.RSAB.DSAC.AESD.ECC4.密钥生命周期过程包括( )A.密钥生成B.密钥分发；C.密钥存储D.密钥使用与更新汽'tE.密钥销毁5.下列关于密码模块的描述正确的是()。
A.是硬件、软件、固件或其组合B.实现了经过验证的安全功能C.包括密码算法和密钥生成等过程D.在一定的密码系统边界之外实现6.访问控制的基本要素包括()。
密码技术基础ppt课件
密码技术基础
LOGO
1
密码学基础知识
密码技术
一个密码体制被定义为一对数据变换，其中一个变 换应用于我们称之为明文的数据项，变换后产生的 相应数据项称为密文；而另一个变换应用于密文， 变换后的结果为明文。这两个变换分别称为加密变 换（Encryption）和解密变换（Decryption）。加 密变换将明文和一个称为加密密钥的独立数据值作 为输入，输出密文；解密变换将密文和一个称为解 密密钥的数据值作为输入
17
● 将其按顺序分为5个字符的字符串： ● Itcan ● Allow ● Stude ● Ntsto ● Getcl ● Oseup ● Views
18
● 再将其按先列后行的顺序排列，就形成 了密文：
● C： IASNGOVTLTTESICLUSTEEAODTCU WNWEOLPS
● 如果将每一组的字母倒排，形成了另一 种密文：
● C： NACTIWOLLAEDUTSTNLCTEGPUES OSWEIV
19
密码体制分类
● 对称密码体制 单钥密码体制、秘密密钥体制、对称密钥密 码体制
● 非对称密码体制 双钥密码体制、公开密钥密码体制、非对 称密钥密码体制
20
2 对称加密
加密：Ek(M)=C 解密：Dk(C)=M 序列密码算法（stream cipher） 分组密码算法(block cipher)
密码构造的字符置换表如图：
11
12
● 置换表中的密文字符的顺序是：将密钥Key 的字母先对应明文，在对应的过程中自左 向右隐去已出现的字母，再将26个字母按 顺序列出。
● 若明文（记为M）为“important”， ● 则密文（记为C）为“HDLKOQBFQ”。
LOGO
1
密码学基础知识
密码技术
一个密码体制被定义为一对数据变换，其中一个变 换应用于我们称之为明文的数据项，变换后产生的 相应数据项称为密文；而另一个变换应用于密文， 变换后的结果为明文。这两个变换分别称为加密变 换（Encryption）和解密变换（Decryption）。加 密变换将明文和一个称为加密密钥的独立数据值作 为输入，输出密文；解密变换将密文和一个称为解 密密钥的数据值作为输入
17
● 将其按顺序分为5个字符的字符串： ● Itcan ● Allow ● Stude ● Ntsto ● Getcl ● Oseup ● Views
18
● 再将其按先列后行的顺序排列，就形成 了密文：
● C： IASNGOVTLTTESICLUSTEEAODTCU WNWEOLPS
● 如果将每一组的字母倒排，形成了另一 种密文：
● C： NACTIWOLLAEDUTSTNLCTEGPUES OSWEIV
19
密码体制分类
● 对称密码体制 单钥密码体制、秘密密钥体制、对称密钥密 码体制
● 非对称密码体制 双钥密码体制、公开密钥密码体制、非对 称密钥密码体制
20
2 对称加密
加密：Ek(M)=C 解密：Dk(C)=M 序列密码算法（stream cipher） 分组密码算法(block cipher)
密码构造的字符置换表如图：
11
12
● 置换表中的密文字符的顺序是：将密钥Key 的字母先对应明文，在对应的过程中自左 向右隐去已出现的字母，再将26个字母按 顺序列出。
● 若明文（记为M）为“important”， ● 则密文（记为C）为“HDLKOQBFQ”。
密码技术基础
信息安全技术_第2章 密码技术基础
2
算法复杂性
• 算法的复杂性是算法效率的度量，是评价算法优劣的重
要依据。
• 以某个特定的基本步骤为单元，完成计算过程所需的总 单元数称为算法的时间复杂性，或时间复杂度，记为 T(n)； • 以某个特定的基本存储空间为单元，完成计算过程所用
的存储单元数，称为算法的空间复杂性或空间复杂度，
q使得b=aq成立，那么就说b可以被a整除，记为a|b
• 且称b是a的倍数。a是b的因数(或称约数、除数、因子)。 •术基础
2
素数
• 定义2.2设整数p≠0。如果它除了±1，±p显然因数外没
有其他的因数，则p为素数，也叫不可约数，或称p是不
可约的。 • 若a≠0,±1且a不是素数，则a称为合数。
• 定义2.7 设m是一个正整数，则m个整数0，1，…，m-1 中与m互素的整数的个数，记作 ( m) ，通常叫做欧拉 (Euler)函数。 • 定理2.12若 p是素数，则 ( p) p 1 。 • 定理2.13若 p是素数，k 是大于等于1的整数，
k k 1 ( p ) p ( p 1) 。 则
信息安全技术_第2章 密码技术基础
2 • 1.生成密钥
RSA加密算法
（1）任意选取两个不同的大素数p,q。
（2）计算n=p*q , (n) ( p 1)(q 1) ,在这 (n) 指的是 Euler函数。 （3）任意选取一个大整数e，满足 1 e (n) 且gcd( (n), e) 1 整数e用做加密钥。
。
信息安全技术_第2章 密码技术基础
2
同余
• 定义2.6 设n是一个正整数，对任意两个整数a、b，
若 n|(a-b) ，则称a和b模n同余，记为a≡b(mod n) ，整数
2
算法复杂性
• 算法的复杂性是算法效率的度量，是评价算法优劣的重
要依据。
• 以某个特定的基本步骤为单元，完成计算过程所需的总 单元数称为算法的时间复杂性，或时间复杂度，记为 T(n)； • 以某个特定的基本存储空间为单元，完成计算过程所用
的存储单元数，称为算法的空间复杂性或空间复杂度，
q使得b=aq成立，那么就说b可以被a整除，记为a|b
• 且称b是a的倍数。a是b的因数(或称约数、除数、因子)。 •术基础
2
素数
• 定义2.2设整数p≠0。如果它除了±1，±p显然因数外没
有其他的因数，则p为素数，也叫不可约数，或称p是不
可约的。 • 若a≠0,±1且a不是素数，则a称为合数。
• 定义2.7 设m是一个正整数，则m个整数0，1，…，m-1 中与m互素的整数的个数，记作 ( m) ，通常叫做欧拉 (Euler)函数。 • 定理2.12若 p是素数，则 ( p) p 1 。 • 定理2.13若 p是素数，k 是大于等于1的整数，
k k 1 ( p ) p ( p 1) 。 则
信息安全技术_第2章 密码技术基础
2 • 1.生成密钥
RSA加密算法
（1）任意选取两个不同的大素数p,q。
（2）计算n=p*q , (n) ( p 1)(q 1) ,在这 (n) 指的是 Euler函数。 （3）任意选取一个大整数e，满足 1 e (n) 且gcd( (n), e) 1 整数e用做加密钥。
。
信息安全技术_第2章 密码技术基础
2
同余
• 定义2.6 设n是一个正整数，对任意两个整数a、b，
若 n|(a-b) ，则称a和b模n同余，记为a≡b(mod n) ，整数
密码技术基础及相关标准
密码技术基础及相关标准
密码技术基础主要包括密码算法、密钥管理和密码协议等方面。
1. 密码算法：是实现密码对信息进行“明”“密”变换、产生认证“标签”的一种特定规则。
主要包括对称密码算法、非对称密码算法、密码杂凑算法和随机生成算法。
2. 密钥管理：是指根据安全策略，对密钥的产生、分发、存储、更新、归档、撤销、备份、恢复和销毁等密钥全生命周期的管理。
3. 密码协议：是指两个或两个以上参与者为完成某项特定任务而采取的一系列步骤。
在密码技术基础方面，还有一些相关的标准，如：
1. 密码基础类标准：主要规定了通用密码技术和算法的要求。
2. 基础设施类标准：主要规定了认证体系等密码基础设施的要求。
3. 密码设备类标准：主要规定了接口、规格和安全要求。
4. 密码服务类标准：规定了密码报文、调用接口等方面的要求。
5. 密码检测类标准：针对基础类标准、设备类标准、服务类标准等对定了相应的检测要求。
6. 密码管理类标准：规定了设备管理、密钥管理、设备监察等方面的要求。
7. 密码应用类标准：规定了使用密码技术实现密码应用的要求（如动态口令、电子签章等、IC卡应用等）。
这些标准在保障信息安全方面发挥着重要作用，为各种信息系统提供了安全可靠的密码技术支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
流密码
同步流密码 ：密钥流和明文流相互独立； 异步流密码： 密钥流和明文流不相互独立， 密钥流的产生有密文或者明文的参与，会发生 错误传播现象。
流密码的加解密模型图
流密码的加解密过程
流密码多数情况下用二进制序列来表示，这种 流密码将明文和密钥都转换成相应的二进制序 列，种子密钥用来控制密钥流发生器，使密钥 流发生器输出密钥流，加密变换只是简单的模 2加变换(即明文和密钥进行二进制的异或运算)
2.1 密码技术概述
密码学的发展大致分为三个阶段：古代密码、 古典密码和近现代密码学。 •1949年之前：密码学是一门艺术 •1949～1975年：密码学成为科学 •1976年以后：密码学的新方向——公钥密码学的 出现。
2.2 密码技术的基本知识
密码学的几个基本概念 明文、密文、加密、解密、加密算法、解密算法、加密密 钥和解密密钥。 一个密码系统（密码体制）通常由五个部分组成： 明文空间M，全体明文的集合 密文空间C，全体密文的集合 密钥空间，全体密钥的集合K＝（K e，K d） 加密算法E，C＝E(M,Ke) 解密算法D, M=D(C ,Kd), D是E的逆变换
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t 19 u 20 v w x y z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 21 22 23 24 25
加密变换实际是c ≡m+k (mod 26), 0<k<26, k是 密钥。例如，明文为data security对应的数据序列 是 3 0 19 0 18 4 2 20 17 8 19 24 k=5时密文数据为：8 5 24 5 23 9 7 25 22 13 24 3 密文为：ifyf xjhzwnyd
加密密钥Ke
解密密钥Kd
明文
密文
原始明文
加密
数据加密模型图
解密
密码技术可以提供那些安全保障 密码技术是电子商务系统采取的主要安全技 术手段，可为其提供四种基本安全服务：
保密性：满足交易过程中敏感信息的机密性 不可否认性：防止交易伙伴抵赖曾经做过的交易 源验证：接受者可验证消息的来源 完整性校验：接收者可以验证信息在传输途中没 有被篡改
2.3 密码分析
主要研究如何分析和破译密码。对于一个密码 体制，如果能够根据密文确定明文或密钥，或 者能够根据明文和相应的密文确定密钥，则我 们说这个密码体制是可破译的；否则，称其为 不可破译的。密钥空间中不同密钥的个数称为 密码体制的密钥量，它是衡量密码体制安全性 的一个重要指标。
–
密码系统的安全性由两方面因素决定：
模逆元的求解
假设M为模数,U为小于M的本元元素,且与M互 素,R为余数,它们满足U*V mod M=R,当R=1时, 我们称V为U的模逆元,当R≠1时,称V为U的模 系数.模逆元和模系数是公开密钥加密算法和
数字签名算法中最常用的参数之一 。
群
古典密码实例
希腊密码（二维字母编码查表）公元前2世纪 1 1 2 3 4 5 A F L Q V 2 B G M R W 3 C H N S X 4 D IJ O T Y 5 E K P U Z
对称密码系统AES (Advanced Encryption Standard )
AES的产生
美国国家标准和技术协会NIST从1997年4月5日开始 征集和评估新的数据加密标准； 1998年NIST发布了15个AES的候选算法，并挑出了五 个(MARS,RC6TM,Rijndael,Serpent,Twofish)进入新一轮 评估； 2000年10月宣布Rijndael为AES的最终算法； 2001年11月26日NIST正式宣布AES 为美国政府的新 加密标准，该决定在2002年5月26日生效。
古典密码实例
若将字母编号a-z对应为1-26 凯撒变换c=(m+k)mod n n=26
2.5 对称密码体制
所谓加密，就是用基于数学方法的程序和保密 的密钥对信息进行编码，把明文信息变成一堆 杂乱无章难以理解的字符串，也就是把明文变 成密文。
2.5 对称加密技术
对称加密系统——私有密钥
分组密码
分组密码体制是目前商业领域中比较重要而流 行的一种加密体制，它广泛地应用于数据的保 密传输、加密存储等应用场合。 加密时，先对明文分组，每组长度都相同，然 后对分组加密得到等长的密文，分组密码的特 点是加密密钥与解密密钥相同。 如果明文不是分组长的倍数，则要填充。
分组密码算法的要求
密钥 发送方 (= 密钥 接收方) 明文 密文 加密 Internet 密文 解密 密钥 接收方 明文 接收方
发送方
对称加密的特点
优点： 加解密速度快 缺陷 ：首先是密钥数目的问题 n×(n-1)/2 其次是安全传输密钥也是一个难题 第三是无法鉴别彼此身份
对称密码体制
对称密码体制，也叫做单钥密码体制或秘密密 钥密码体制，即加密密钥与解密密钥相同的密 码体制，这种体制中只要知道加(解)密算法， 就可以反推解(加)密算法。
对称密码体制的分类
对称密码体制按照对明文数据的加密方式不同， 可以分为流密码(又叫系列密码)和分组密码两 类。 分组密码的加密单元是分组. 流密码的加密单元是字符或者比特.
几种典型的古典密码
移位密码
几种典型的古典密码
当K=3时，此密码体制通常叫恺撒密码 (Caesar Cipher)，由Julius Caesar首先使用。 可以看出移位密码将明文在明文空间中循环移 K位而成密文。
代换密码
仿 射 密 码
逆变换
流密码
流密码采用密钥生成器，根据初始密钥生成一系 列密钥流来加密信息，每个明文可以选用不同的 密钥加密。如果流密码所使用的是真正随机产生 的、与消息流长度相同的二进制密钥序列，此时 的流密钥就是一次一密的密码体制，这种密码的 破解很困难。
流密码
流密码目前的应用领域主要还是军事和外交等 部门。 可以公开见到的流密码算法主要包括A5、 SEAL、RC4、PIKE等。
穷举攻击： 密码攻击者用试遍所有密钥的方法来破译密码。 所花时间＝尝试次数*一次解密所需的时间。 增大密钥量和加大解密算法的复杂性。 统计分析攻击 密码攻击者通过分析密文和明文的统计规律来 破译密码。 设法使明文的统计特性不带入密文，密文不带 有明文的痕迹。
数学分析攻击 密码攻击者针对加密算法的数学依据通过数 学求解的方法来破译密码。 应该选用具有坚实数学基础和足够复杂的加 密算法。 穷举攻击 密 码 攻 统计分析攻击 击 方 数学分析攻击 法
DES对称加密技术
DES(Data Encryption Standard)算法，于1977年得到美国政府 的正式许可，是一种用56位密钥来加密64位数据的方法。
准备知识 单表代替密码 E (ai)=aj , j≡ i+ k (mod n) ,0<k<n
加法密码实际上是每个字母向前推移k位，不同的 可得到不同的密文，若假设26个字母分别对应于 整数0～25，如下表:
2.4 密码学的基本数学知识
两个数同余的基本性质:
(5) 若ac ≡bd (mod n),a ≡b (mod n),(a,n)=1,那么有 c≡d (mod n)
逆变换
求模的逆元
在乘法中，4×1/4=1,4和1/4互为逆元，在模 运算中，求逆元要更复杂！ 假设： 一般而论，如果gcd(a,n)=1,那么a-1 ≡x mod(n)有唯一解，否则的话，无解。如果n是 一个素数，在从1 到 n－1的每一个数都与n是 互素的，且在这个范围恰好有一个逆元。
2.4 密码学的基本数学知识
整除 若b可以被a整除，则表示为a|b，否则表示为 a|b ，这里a,b∈Z，Z表示整数集合。
2.4 密码学的基本数学知识
模运算 a,m∈Z，则a模m的运算为a除以m的余 数，这种运算为模(mod)运算，记为a mod m， 其值为0到m-1的整数(一般假定m>0)。模运算 和普通的运算一样，有交换律，结合律和分配 律。
根据攻击所用的数据分类，可将密码攻击分为如下 三种：
仅知密文攻击 攻击者仅根据截获的密文来破译密码 已知明文攻击 密码分析者根据已经知道的某些明文－密 文对来破 译密码（加密后的计算机程序很容易收到这类攻击） 选择明文攻击() 攻击者可以选择明文并得到相应的密文，这是对密码 攻击者最有利的情况。计算机文件系统和数据库特别容 易收到这类攻击
一个实例
例如，若令m=4，设置初始密钥为1000，由Zi ＋4＝(Zi⊕ Zi+1)mod 2生成的密钥流为：1000 1001 1010 1111，…。任何一个初始密钥不 全为0的密钥都将产生一个周期为2m-1个二进 制长度的密钥流。
流密码的加密强度
二元流密码的安全强度取决于密钥生成器所产 生的密钥流的输出是周期序列。
对称密码体制（私钥密码体制）： 如果Ke=Kd，或者由其中一个很容易推导出另一个 非对称密码体制（公钥密码体制） 如果在计算上Kd不能推导出Ke，将Ke公开也不 会损害Kd的安全性 分组密码和序列密码体制（流密码体制） 明文的划分和密钥的使用方法的不同， 区分为 分组和序列密码体制
密码攻击方法：
2.4 密码学的基本数学知识
a, b Z
2.4 密码学的基本数学知识
同余 设a,b∈Z，n≠0，如果n|(a-b)，则称为a和b模 n同余，记为a ≡ b (mod n)，整数n称为模数。 若0≤b<n，我们称b是a对模n的最小非负剩余， 也称b为a对模n的余数。两个数同余的基本性 质如下：