现代密码学 课后答案 第二版
杨波, 《现代密码学(第2版)》06-1

图6.1 MAC的基本使用方式
如果仅收发双方知道K,且B计算得到的MAC 与接收到的MAC一致,则这一系统就实现了以下 功能: ① 接收方相信发送方发来的消息未被篡改,这是 因为攻击者不知道密钥,所以不能够在篡改消息后 相应地篡改MAC,而如果仅篡改消息,则接收方 计算的新MAC将与收到的MAC不同。 ② 接收方相信发送方不是冒充的,这是因为除收 发双方外再无其他人知道密钥,因此其他人不可能 对自己发送的消息计算出正确的MAC。
第1轮 已知M1、MAC1,其中MAC1=CK(M1)。对 所有2k个可能的密钥计算MACi=CKi(M1),得2k-n个 可能的密钥。 第2轮 已知M2、MAC2,其中MAC2=CK(M2)。对 上一轮得到的2k-n个可能的密钥计算MACi=CKi(M2), 得2k-2×n个可能的密钥。
如此下去,如果k=αn,则上述攻击方式平均需要α 轮。例如,密钥长为80比特,MAC长为32比特, 则第1轮将产生大约248个可能密钥,第2轮将产生 216个可能的密钥,第3轮即可找出正确的密钥。
⑤ 已知x,找出y(y≠x)使得H(y)=H(x)在计算上是不 可行的。称满足这一性质的杂凑函数为弱单向杂凑 函数。 ⑥ 找出任意两个不同的输入x、y,使得H(y)=H(x) 在计算上是不可行的。称满足这一性质的杂凑函数 为强单向杂凑函数。
第⑤和第⑥个条件给出了杂凑函数无碰撞性的概念, 如果杂凑函数对不同的输入可产生相同的输出,则 称该函数具有碰撞性。
杂凑函数的目的是为需认证的数据产生一个“指 纹”。为了能够实现对数据的认证,杂凑函数应满 足以下条件: ① 函数的输入可以是任意长。 ② 函数的输出是固定长。 ③ 已知x,求H(x)较为容易,可用硬件或软件实现。 ④ 已知h,求使得H(x)=h的x在计算上是不可行的, 即满足单向性,称H(x)为单向杂凑函数。
现代密码学(谷利泽)课后题规范标准答案

《现代密码学习题》答案第一章判断题×√√√√×√√选择题1、1949年,(A )发表题为《保密系统的通信理论》的文章,为密码系统建立了理论基础,从此密码学成了一门科学。
A、ShannonB、DiffieC、HellmanD、Shamir2、一个密码系统至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密钥5部分组成,而其安全性是由(D)决定的。
A、加密算法B、解密算法C、加解密算法D、密钥3、计算和估计出破译密码系统的计算量下限,利用已有的最好方法破译它的所需要的代价超出了破译者的破译能力(如时间、空间、资金等资源),那么该密码系统的安全性是(B )。
A无条件安全B计算安全C可证明安全D实际安全4、根据密码分析者所掌握的分析资料的不通,密码分析一般可分为4类:唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击,其中破译难度最大的是(D )。
A、唯密文攻击B、已知明文攻击C、选择明文攻击D、选择密文攻击填空题:5、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。
6、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公钥密码思想。
7、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。
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。
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。
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。
第二章判断题:×√√√选择题:1、字母频率分析法对(B )算法最有效。
A、置换密码B、单表代换密码C、多表代换密码D、序列密码2、(D)算法抵抗频率分析攻击能力最强,而对已知明文攻击最弱。
A仿射密码B维吉利亚密码C轮转密码D希尔密码3、重合指数法对(C)算法的破解最有效。
《现代密码学(第2版)杨波 01

保密通信系统的组成
明文消息空间M,密文消息空间C,密钥空间 K1和K2,在单钥体制下K1=K2=K,此时密钥K需 经安全的密钥信道由发送方传给接收方; 加密变换Ek1:M→C,其中k1∈K1,由加密器 完成; 解密变换Dk2:C→M,其中k2∈K2,由解密器 实现. 称总体(M,C,K1,K2,EK1,DK2)为保密通信系统.对 于给定明文消息m∈M,密钥k1∈K1,加密变 换将明文m变换为密文c,即 c=f(m,k )=E (m)m∈M,k ∈K
20世纪90年代,因特网爆炸性的发展把人类 带进了一个新的生存空间.因特网具有高度 分布,边界模糊,层次欠清,动态演化,而 用户又在其中扮演主角的特点,如何处理好 这一复杂而又巨大的系统的安全,成为信息 安全的主要问题.由于因特网的全球性,开 放性,无缝连通性,共享性,动态性发展, 使得任何人都可以自由地接入,其中有善者, 也有恶者.恶者会采用各种攻击手段进行破 坏活动.
如何产生满足保密要求的密钥以及如何将密 钥安全可靠地分配给通信双方是这类体制设 计和实现的主要课题. 密钥产生,分配,存储,销毁等问题,统称 为密钥管理.这是影响系统安全的关键因素. 单钥体制可用于数据加密,也可用于消息的 认证. 单钥体制有两种加密方式:
– 明文消息按字符(如二元数字)逐位地加密,称 之为流密码; – 将明文消息分组(含有多个字符),逐组地进行 加密,称之为分组密码.
在信息传输和处理系统中,除了预定的接收 者外,还有非授权者,他们通过各种办法 (如搭线窃听,电磁窃听,声音窃听等)来 窃取机密信息,称其为截收者. 截收者虽然不知道系统所用的密钥,但通过 分析可能从截获的密文推断出原来的明文或 密钥,这一过程称为密码分析,ห้องสมุดไป่ตู้事这一工 作的人称为密码分析员,研究如何从密文推 演出明文,密钥或解密算法的学问称为密码 分析学.
现代密码学课后题答案

《现代密码学习题》答案第一章判断题×√√√√×√√选择题1、1949年,( A )发表题为《保密系统的通信理论》的文章,为密码系统建立了理论基础,从此密码学成了一门科学。
A、ShannonB、DiffieC、HellmanD、Shamir2、一个密码系统至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密钥5部分组成,而其安全性是由( D)决定的。
A、加密算法B、解密算法C、加解密算法D、密钥3、计算和估计出破译密码系统的计算量下限,利用已有的最好方法破译它的所需要的代价超出了破译者的破译能力(如时间、空间、资金等资源),那么该密码系统的安全性是( B )。
A无条件安全B计算安全C可证明安全D实际安全4、根据密码分析者所掌握的分析资料的不通,密码分析一般可分为4类:唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击,其中破译难度最大的是( D )。
A、唯密文攻击B、已知明文攻击C、选择明文攻击D、选择密文攻击填空题:5、1976年,和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。
6、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公钥密码思想。
7、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。
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。
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。
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。
第二章判断题:×√√√选择题:1、字母频率分析法对(B )算法最有效。
A、置换密码B、单表代换密码C、多表代换密码D、序列密码2、(D)算法抵抗频率分析攻击能力最强,而对已知明文攻击最弱。
A仿射密码B维吉利亚密码C轮转密码D希尔密码3、重合指数法对(C)算法的破解最有效。
A置换密码B单表代换密码C多表代换密码D序列密码4、维吉利亚密码是古典密码体制比较有代表性的一种密码,其密码体制采用的是(C )。
杨波, 《现代密码学(第2版)》02

• 初始状态由用户确定。 • 当第i个移位时钟脉冲到来时,每一级存储器ai都将 其内容向下一级ai-1传递,并计算f(a1,a2,…,an)作为 下一时刻的an。 • 反馈函数f(a1,a2,…,an)是n元布尔函数,即n个变元 a1,a2,…,an可以独立地取0和1这两个可能的值,函数 中的运算有逻辑与、逻辑或、逻辑补等运算,最后 的函数值也为0或1。
例2.3 图2.11是一个5级线性反馈移位寄存器,其 初始状态为(a1,a2,a3,a4,a5)=(1,0,0,1,1),可求出输 出序列为: 1001101001000010101110110001111100110… 周期为31。
图2.11 一个5级线性反馈移位寄存器
n级线性反馈移位寄存器的状态周期小于等于2n-1。 输出序列的周期与状态周期相等,也小于等于2n-1。
又由p(x)A(x)=φ(x)可得p(x)q(x)A(x)=φ(x)q(x)。
所以(xp-1)A(x)=φ(x)q(x)。 由于q(x)的次数为 p-n,φ(x)的次数不超过n-1,
所以(xp-1)A(x)的次数不超过(p-n)+(n-1)=p-1。
将(xp-1)A(x)写成 xp A(x)- A(x),可看出对于任意正整 数i都有ai+p=ai。 设p=kr+t, 0≤t<r,则ai+p=ai+kr+t=ai+t=ai,所以t=0,即 r | p。(证毕)
分组密码与流密码的区别就在于有无记忆性。 流密码的滚动密钥z0=f(k,σ0)由函数f、密钥k和指定 的初态σ0完全确定。 由于输入加密器的明文可能影响加密器中内部记忆 元件的存储状态,σi(i>0)可能依赖于k,σ0,x0, x1,…,xi-1等参数。
杨波, 《现代密码学(第2版)》07

由加密算法产生数字签字又分为外部保密方式 加密算法产生数字签字又分为外部保密方式 产生数字签字又分为 内部保密方式,外部保密方式是指数字签字是直 和内部保密方式,外部保密方式是指数字签字是直 接对需要签字的消息生成而不是对已加密的消息生 否则称为内部保密方式. 成,否则称为内部保密方式. 外部保密方式便于解决争议,因为第3方在处 外部保密方式便于解决争议,因为第 方在处 理争议时,需得到明文消息及其签字. 理争议时,需得到明文消息及其签字.但如果采用 内部保密方式, 内部保密方式,第3方必须得到消息的解密密钥后 方必须得到消息的解密密钥后 才能得到明文消息.如果采用外部保密方式, 才能得到明文消息.如果采用外部保密方式,接收 方就可将明文消息及其数字签字存储下来以备以后 万一出现争议时使用. 万一出现争议时使用.
由此可见,数字签字具有认证功能. 由此可见,数字签字具有认证功能.为实现上 条性质, 要求: 述3条性质,数字签字应满足以下要求: 条性质 数字签字应满足以下要求 ① 签字的产生必须使用发方独有的一些信息以防 伪造和否认. 伪造和否认. 签字的产生应较为容易. ② 签字的产生应较为容易. 签字的识别和验证应较为容易. ③ 签字的识别和验证应较为容易. ④ 对已知的数字签字构造一新的消息或对已知的 消息构造一假冒的数字签字在计算上都是不可行的. 消息构造一假冒的数字签字在计算上都是不可行的.
因此, 因此,在收发双方未建立起完全的信任关系且存在 利害冲突的情况下,单纯的消息认证就显得不够. 利害冲突的情况下,单纯的消息认证就显得不够. 数字签字技术则可有效解决这一问题. 数字签字技术则可有效解决这一问题. 类似于手书签字,数字签字应具有以下性质: 类似于手书签字,数字签字应具有以下性质: 应具有以下性质 能够验证签字产生者的身份, ① 能够验证签字产生者的身份,以及产生签字的 日期和时间. 日期和时间. 能用于证实被签消息的内容. ② 能用于证实被签消息的内容. 数字签字可由第三方验证, ③ 数字签字可由第三方验证,从而能够解决通信 双方的争议. 双方的争议.
杨波, 《现代密码学(第2版)》04-2

⑥ 加、解密次序可换,即 EPKB[DSKB(m)]=DSKB[EPKB(m)]
其中最后一条虽然非常有用,但不是对所有的算法 都作要求。
单向函数是两个集合X、Y之间的一个映射,使 得Y中每一元素y都有惟一的一个原像x∈X,且由x 易于计算它的像y,由y计算它的原像x是不可行的。
这里所说的易于计算是指函数值能在其输入长 度的多项式时间内求出,即如果输入长n比特,则求 函数值的计算时间是na的某个倍数,其中a是一固定 的常数。这时称求函数值的算法属于多项式类P,否 则就是不可行的。 例如,函数的输入是n比特,如果求函数值所用 的时间是2n的某个倍数,则认为求函数值是不可行 的。
以上认证过程中,由于消息是由用户自己的秘密钥 加密的,所以消息不能被他人篡改,但却能被他人 窃听。这是因为任何人都能用用户的公开钥对消息 解密。为了同时提供认证功能和保密性,可使用双 重加、解密。如图4.3所示。
图4.3 公钥密码体制的认证、保密框图
发方首先用自己的秘密钥SKA对消息m加密,用于 提供数字签字。再用收方的公开钥PKB第2次加密, 表示为 c=EPKB[ESKA[m]] 解密过程为
由gcd(m, q)=1及Euler定理得mφ(q)≡1 mod q,所以 mkφ(q)≡1 mod q [mkφ(q)]φ(p)≡1 mod q mkφ(n)≡1 mod q 因此存在一整数r,使得mkφ(n) = 1+rq,两边同乘以 m=tp得 mkφ(n)+1 = m + rtpq = m + rtn
杨波现代密码学第2版第三章3.6节

将以上关系写成矩阵形式即得
a0 a3 a2 a1 h0 h3 h2 h1 1 0 0 0
a1
a0
a3
a2
h1
h0
h3
h2
0
1
0
0
a2 a3
a1 a2
a0 a1
a3 a0
h2 h3
h1 h2
h0 h1
h3 h0
0 0
0 0
1 0
0 1
(证毕)
c(x)=x b(x)定义为x与b(x)的模x4+1乘法,即c(x)= xb(x)= b2x3+b1x2+b0x+b3。其矩阵表示中,除
1. 状态、种子密钥和轮数
类似于明文分组和密文分组,算法的中间结果也须 分组,称算法中间结果的分组为状态,所有的操作 都在状态上进行。状态可以用以字节为元素的矩阵 阵列表示,该阵列有4行,列数记为Nb,Nb等于分 组长度除以32。
种子密钥类似地用一个以字节为元素的矩阵阵列表 示,该阵列有4行,列数记为Nk,Nk等于分组长度 除以32。
2. 系数在GF(28)上的多项式
• 4个字节构成的向量可以表示为系数在GF(28)上的 次数小于4的多项式。
• 多项式的加法就是对应系数相加; • 换句话说,多项式的加法就是4字节向量的逐比特
异或。
多项式的乘法运算必须要取模M(x)=x4+1,这
样使得次数小于4的多项式的乘积仍然是一个次数
小于4
• “宽轨迹策略”就是提供抗线性密码分析和差分密 码分析能力的一种设计。
为实现宽轨迹策略,轮函数3个层中的每一层都 有它自己的功能:
• 线性混合层:确保多轮之上的高度扩散; • 非线性层:将具有最优的“最坏情况非线性特性”
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答案:DCCCC. 7B
10.填空题
1.公钥密码体制的思想是基于陷门单向函数,公钥用于该函数的正向(加密)计算,私钥用于该函数的反向(解密)计算。
2.1976年,W.Diffie和M.Hellman在密码学新方向一文中提出了公钥密码的思想,从而开创了线代密码学的新领域。
3.公钥密码体制的出现,解决了对称密码体制很难解决的一些问题,主要体现一下三个方面:密钥分发问题、密钥管理问题和数字签名问题。
4.DES的轮函数F是由三个部分:扩展置换、非线性代换和线性置换组成的。
5.DES密码中所有的弱密钥、半弱密钥、四分之一弱密钥和八分之一弱密钥全部加起来,一共有256个安全性较差的密钥。
6.关于DES算法,密钥的长度(即有效位数)是56位,又其互补性使DES在选择明文攻击下所需的工作量减半。
7.分组密码的加解密算法中最关键部分是非线性运算部分,那么,DES加密算法的非线性预算部分是指字节代换,AES加密算法的非线性运算部分是指S盒。
第五章
1.判断题
答案:√X√X√X√√X
2.选择题
答案:ACBXB XBBC
3.填空题
a)序列密码的起源可以追溯到Vernam密码算法。
b)序列密码结构可分为驱动部分和组合部分两个主要组成部分。
c)11、序列密码的安全核心问题是如何将一小段的比特串(密钥)扩展成足够“长”的密钥。
d)序列密码的工作方式一般分为是同步和自同步。
h)门限发生器要求:LFSR的数目是奇数,确信所有的LFSR的长度互素,且所有的反馈多项式都是本原的,这样可达到最大周期。
第六章
1.判断题
答案:√√X√√ √√X*√ √X√√*
2.选择题
为:( )
A.O(n)B. O(2n)
C .O(2n-1)D.O(2n/2)
答案:ABBADCDCDBBDDC
3.填空题
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。
d)代换是传统密码体制中最基本的处理技巧,按照一个明文字母是否总是被一个固定的字母代替进行划分,代换密码主要分为两类:单表代换密码和多表代换密码。
e)仿射密码的加密算法其实是一个线性变换,仿射加密的密钥空间大小为312。
f)一个有6个转轮密码机是一个周期长度为26的6次方的多表代替密码机r提出了一种基于身份的加密方案IBE的思想,方案中不使用任何证书,直接将用户的身份作为公钥,以此来简化公钥基础设施PKI中基于公钥证书维护的过程。
e)一般地,一个反馈移位寄存器由两部分组成:移位寄存器和反馈函数。
f)反馈移位寄存器输出序列生成过程中,对输出序列周期长度起着决定性的作用,而对输出的序列起着决定性的作用。
g)选择合适的n级线性反馈函数可使序列的周期达到最大值2的n次方-1,并具有m序列特性,但敌手知道一段长为n的明密文对时即能破译这n级线性反馈函数。
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。
4.10、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
7.填空题
a)在1949年香农发表《保密系统的通信理论》之前,密码学算法主要通过字符间的简单置换和代换实现,一般认为密码体制属于传统密码学范畴。
b)传统密码体制主要有两种,分别是指置换密码和代换密码。
c)置换密码又叫换位密码,最常见的置换密码有列置换和周期转置换密码。
8.在2001年,美国国家标准与技术研究所正式公布高级加密标准AES。
9.在高级加密标准AES规范中,分组长度只能是128位,密钥的长度可以是128位、192位、256位中的任意一种。
10.DES与AES有许多相同之处,也有一些不同之处,请指出两处不同:AES密钥长度可变DES不可变,DES面向比特运算AES面向字节运算。
1.Hash函数就是把任意长度的输入,通过散列算法,变换成固定长度的输出,该输出称为散列值。
2.13、Hash函数的单向性是指对任意给它的散列值h找到满足H(x)=h的x。
3.14、Hash函数的抗碰撞性是指。
4.与以往攻击者的目标不通,散列函数的攻击不是恢复原始的明文,而是寻找散列函数的过程,最常用的攻击方法是生日攻击,中途相遇攻击。
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:DCAACADA
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。
5.19、消息认证码的作用是验证信息来源的正确性和验证消息的完整性。
6.20、MD5、SHA1、SHA256使用的寄存器长度为32bit,SHA512使用的寄存器长度为64bit.
7.21、设消息为“Hi”,则用MD5算法压缩前,填充后的消息二进制表示为。
第七章
8.判断题
答案:1-9√XX√X√√√X
4.公钥密码算法一般是建立在对一个特定的数学难题求解上,那么RSA算法是基于大整数因子分解困难性、ElGamal算法是基于有限域乘法群上离散对数的困难性。
5.Rabin公钥密码体制是1979你M.O.Rabin在论文《Digital Signature Public-Key as Factorization》中提出的一种新的公钥密码体制,它是基于合数模下求解平方根的困难性(等价于分解大整数)构造的一种公钥密码体制。
1.判断题
答案1.X√X√X√12X
2.选择题
答案:CBBAACCBAAD XCC
3.填空题
1.分组密码主要采用混乱原则和扩散原则来抵抗攻击者对该密码体制的统计分析。
2.就目前而言,DES算法已经不再安全,其主要原因是源于密钥空间的限制,容易被穷举攻破。
3.轮函数是分组密码结构的核心,评价轮函数设计质量的三个主要指标是安全性、速度和灵活性。