密码算法
密码算法分类
密码算法分类
密码算法是指用于保护信息安全的数学算法。
根据其实现的方式和特点，密码算法可分为以下几类：
1. 对称密码算法：也称为私钥密码算法。
加密和解密使用相同的密钥，在加密和解密过程中，密钥必须保密。
典型的对称密码算法有DES、AES、IDEA等。
2. 非对称密码算法：也称为公钥密码算法。
加密和解密使用不同的密钥，其中一个密钥被公开，称为公钥；另一个密钥被保密，称为私钥。
典型的非对称密码算法有RSA、DSA、ECC等。
3. 哈希函数：也称为散列函数。
将任意长度的消息压缩成固定长度的摘要，不可逆地保护消息的完整性。
典型的哈希函数有SHA-1、SHA-2、MD5等。
4. 消息认证码：也称为MAC。
使用对称密钥，将消息和密钥一起计算出一个认证码，以验证消息的完整性和真实性。
典型的MAC算法有HMAC、CMAC等。
5. 数字签名：用于验证消息的来源和完整性。
数字签名是一种非对称密码算法，使用私钥对消息进行签名，并使用公钥对签名进行验证。
典型的数字签名算法有DSA、RSA等。
以上是密码算法的主要分类，不同的算法类型具有不同的优缺点和适用范围，选择合适的算法是保护信息安全的关键。
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密码算法国际标准
密码算法国际标准
以下是一些常见的密码算法国际标准：
1. 对称密码算法：
* 数据加密标准（DES）：ISO/IEC 18033-3标准，ITU-T X.1035标准。
* 高级数据加密标准（AES）：ISO/IEC 18033-3和ISO/IEC 19772标准，ITU-T X.1035和ITU-T X.1036标准。
* 国际数据加密算法（IDEA）：ISO/IEC 18033-3和ISO/IEC 9797-1标准。
2. 非对称密码算法：
* RSA密码算法：RSA密码算法是美国麻省理工学院的Rivest、Shamir和Adleman这3位学者于1978年提出的。
RSA密码算法方案是唯一被广泛接受并实现的通用公开密码算法，它能够抵抗目前为止已知的绝大多数密码攻击，已经成为公钥密码的国际标准。
它是第一个既能用于数据加密，又能通用数字签名的公开密钥密码算法。
在Internet中，电子邮件收、发的加密和数字签名软件PGP就采用了RSA密码算法。
典型密码算法
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m1 m2…………m64
初始置换
Round1
K1
迭 代
： ： ：
16
圈
Round16
K16
逆初始置换
C1 C2……C64
DES加密框图
15
二 圈函数
DES算法的第 i(i=1,2, … ,15) 圈加密结构图
圈变换的数学描述如下: Li-1 (32位) Ri-1 (32位)
Li=Ri-1
F
Ri=Li-1 F(Ri-1, Ki)
8
5、典型的密码算法
序列密码：RC4、A5、E0； 分组密码：AES、DES、IDEA； 公钥密码：RSA、ECC； HASH函数：MD5、SHA-1；
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DES分组密码算法
(Data Encipher Standard)
DES算法概述 圈函数 密钥生成算法
10
一、DES算法概述
DES算法是迭代型分组密码算法。 基本参数:
3 0 1 10 13 00 06 09 08 07 0 4 15 14 0 3 11 05 0 2 12
0 0 7 13 14 03 00 06 0 9 10 01 02 08 0 5 11 12 0 4 15
S4
1 2
13 0 8 11 05 0 6 15 00 03 04 07 0 2 12 0 1 10 14 09 10 06 09 0 0 12 11 0 7 13 15 01 0 3 14 05 02 08 04
b6
b1 b 2 b 3 b 4 b5 b6
行:b1 b6 =112=3
1100112
列:b2b3b4b5=10012=9
即: S6 (1100112)=11102
dss密码算法
DSS（Digital Signature Standard）密码算法是一种公钥加密算法，基于有限域上的离散对数问题。
它包括以下几个参数：
1.p：一个大素数，满足2^(L-1) < p < 2^L，其中512 <= L <= 1024且为
64的倍数。
2.q：p - 1的160位素因子。
3.g：g = h^((p-1)/q) mod p，其中h满足h < p - 1，h^((p-1)/q) mod p >
1。
4.x：x < q，x为私钥。
5.y：y = g^x mod p，(p, q, g, y)为公钥。
6.H(x)：One-Way Hash函数。
7.DSS中选用SHA（Secure Hash Algorithm）。
DSS算法的安全性关键在于参数q的选择。
在某些情况下，q可能比前两种算法中的n 值略小，但应远大于单独的p和q。
此外，DSS算法可以共享参数，因为它可以对k有不同选择，所以p、q、g参数共享时至今尚未发现用户之间可以互相伤害的途径。
然而，DSS算法签名速度较慢，验证时需进行2次mod p的指数运算，因此验证速度较慢。
常见的密码算法
常见的密码算法密码算法是用于对密码进行加密和存储的数学函数或算法。
以下是一些常见的密码算法：1. MD5 (Message Digest Algorithm 5): MD5是一种常见的哈希函数，用于生成128位（16字节）的哈希值。
然而，由于其容易受到碰撞攻击和其他弱点，MD5已经不再被推荐用于密码存储。
2. SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1): SHA-1是一个生成160位（20字节）哈希值的算法。
与MD5一样，由于其存在碰撞漏洞，SHA-1也被认为不再安全，尤其是用于密码存储。
3. SHA-256, SHA-384, SHA-512: 这些是SHA-2系列的变体，分别生成256位、384位和512位的哈希值。
SHA-2系列目前是安全的，并广泛用于密码学和安全领域。
4. BCrypt: BCrypt是一个用于密码哈希和散列的算法，专门设计用于密码存储。
它使用一个随机盐（salt）来增加破解难度，并具有适度的计算成本，以防止暴力破解。
5. Scrypt: Scrypt是一种基于密码学的键导出函数（Key Derivation Function，KDF），旨在对抗大规模硬件攻击。
它通常用于生成加密密钥和密码哈希。
6. Argon2: Argon2是一种密码哈希函数，被选择为密码存储的推荐算法。
它是获得PHC （Password Hashing Competition）竞赛的胜利者，并具有防范多种攻击的特性。
7. PBKDF2 (Password-Based Key Derivation Function 2): PBKDF2是一种基于密码学的函数，通常用于从密码生成密钥。
它使用可调参数，包括迭代次数和盐，以提高密码推导的安全性。
在选择密码算法时，安全性是最重要的考虑因素。
较新的算法通常更安全，因为它们能够抵御更先进的攻击。
此外，适当的密码策略和实施密码学最佳实践同样至关重要。
密码基础算法知识点总结
密码基础算法知识点总结密码学是计算机科学的一个分支，主要研究数据的保护和安全性。
密码算法是密码学的一个重要组成部分，它用于数据加密和解密。
在信息安全领域中，密码算法被广泛应用于保护通信数据、网络数据、存储数据等方面。
密码算法的安全性直接影响着信息的保密性和完整性，并且也是信息安全的一个重要基础。
密码算法知识点总结如下：1. 对称加密算法对称加密算法也称为私钥加密算法，它使用一个密钥进行加密和解密过程。
常见的对称加密算法有DES、3DES、AES等。
对称加密算法的优点是加密和解密速度快，但密钥管理较为复杂，安全性较低。
2. DES算法DES算法是一种对称加密算法，采用56位密钥，有8位校验位，所以实际上是64位。
DES算法的加密过程主要包括初始置换、16轮迭代加密、逆初始置换三个步骤，解密过程与加密过程相反。
3. 3DES算法3DES算法是对DES算法的加强，它采用了三个相同或不同的密钥，对数据进行三次加密和解密。
3DES算法的安全性比DES算法更高。
4. AES算法AES算法是一种高级加密标准，采用对称加密算法，它的密钥长度支持128位、192位和256位。
AES算法的特点是安全性高、速度快。
5. 非对称加密算法非对称加密算法也称为公钥加密算法，它使用一对密钥进行加密和解密，其中一个为公钥，另一个为私钥。
常见的非对称加密算法有RSA、ElGamal、ECC等。
非对称加密算法的优点是密钥管理简单，安全性高，但加密和解密速度较慢。
6. RSA算法RSA算法是一种非对称加密算法，基于大数分解的数学难题。
RSA算法的安全性依赖于大数分解的困难性，目前还未有有效的算法可以快速有效地分解大数。
7. 数字签名数字签名是一种用于验证文件或数据完整性和来源的技术，它使用私钥对文件或数据进行签名，然后使用公钥对签名进行验证。
数字签名主要用于保护文件的完整性和防止抵赖。
8. 消息摘要算法消息摘要算法也称为哈希算法，它将任意长度的消息或文件转换为固定长度的摘要值。
信息安全工程师综合知识大纲考点：常用密码算法
信息安全工程师综合知识大纲考点：常用密码算法【考点分析】：重点掌握，特别是RSA密码算法。
【考点内容】：一、DES密码算法DES（Data Encryption Standard）是一个分组加密算法，支持64比特的明文块加密，其密钥长度为56比特。
三重DES（Triple Data Encryption Algorithm，TDEA）TDEA 算法的工作机制是使用DES 对明文进行“加密一解密一加密”操作，即对DES 加密后的密文进行解密再加密，而解密则相反。
设Ek（）和Dk（）代表DES算法的加密和解密过程，K代表DES 算法使用的密钥，I代表明文输入，O代表密文输出，则：TDEA的加密操作过程如下∶TDEA的解密操作过程如下∶二、IDEA密码算法IDEA （International Data Encryption Algorithm）是国际数据加密算法的简单记，是一个分组加密算法，其明文和密文分组都是64比特，密钥长度为128比特。
该算法的设计思想是“混合使用来自不同代数群中的运算”。
三、AES密码算法AES （Advanced Encryption Standard）算法：由美国国家标准技术研究所（NIST）发起征集，目的是确定一个非保密的、公开的、全球免费使用的分组密码算法，用于保护下一世纪政府的敏感信息。
密码系统支持至少128 比特长的分组；密码支持的密钥长度至少为128/192和256比特。
四、RSA密码算法RSA 算法是非对称算法，在RSA加密算法中，公钥和私钥都可以用于加密消息，用于加密消息的密钥与用于解密消息的密钥相反。
RSA算法提供了一种保护网络通信和数据存储的机密性、完整性、真实性和不可否认性的方法。
目前，SSH、OpenPGP、S/MIME和SSL/TLS都依赖于RSA进行加密和数字签名的功能。
RSA算法在浏览器中使用，能够在不可信任的互联网中建立安全连接。
RSA 签名验证时网络连接系统中最常见的执行操作之一。
大学密码算法实验报告
一、实验目的1. 理解密码学的基本概念和原理；2. 掌握常用密码算法的原理和实现方法；3. 通过实验加深对密码算法的理解和应用。
二、实验内容本次实验主要涉及以下密码算法：1. 移位密码；2. 维吉尼亚密码；3. 仿射密码；4. 单表代替密码；5. 周期置换密码。
三、实验原理1. 移位密码：将明文中的每个字母按照密钥所指定的位数进行左右移位，得到密文。
解密时，将密文中的每个字母按照密钥所指定的位数进行相反方向的移位，恢复明文。
2. 维吉尼亚密码：将明文中的每个字母按照密钥所指定的字母序列进行移位，得到密文。
解密时，将密文中的每个字母按照密钥所指定的字母序列进行相反方向的移位，恢复明文。
3. 仿射密码：将明文中的每个字母通过一个线性方程进行加密，得到密文。
解密时，将密文中的每个字母通过逆线性方程进行解密，恢复明文。
4. 单表代替密码：将明文中的每个字母按照一个固定的代替表进行替换，得到密文。
解密时，根据代替表进行反向查找，恢复明文。
5. 周期置换密码：将明文中的每个字母按照一个固定的周期进行置换，得到密文。
解密时，根据周期进行反向置换，恢复明文。
四、实验步骤1. 实验一：移位密码（1）选择密钥，如密钥为3，表示每个字母左移3位；（2）编写加密函数，将明文中的每个字母按照密钥进行移位，得到密文；（3）编写解密函数，将密文中的每个字母按照密钥进行相反方向的移位，恢复明文；（4）进行加密和解密操作，验证算法的正确性。
2. 实验二：维吉尼亚密码（1）选择密钥，如密钥为“KEY”，表示每个字母按照密钥中的字母序列进行移位；（2）编写加密函数，将明文中的每个字母按照密钥进行移位，得到密文；（3）编写解密函数，将密文中的每个字母按照密钥进行相反方向的移位，恢复明文；（4）进行加密和解密操作，验证算法的正确性。
3. 实验三：仿射密码（1）选择密钥，如密钥为(a, b)，表示加密方程为(Ci = (ai pi + b) mod 26)；（2）编写加密函数，将明文中的每个字母按照加密方程进行加密，得到密文；（3）编写解密函数，将密文中的每个字母按照逆加密方程进行解密，恢复明文；（4）进行加密和解密操作，验证算法的正确性。
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ENCRYPTION （public key） C = M^E mod N
DECRYPTION （private key） M = C^D mod N
使用密钥解决上述问题。考虑算法及密钥强度。
现代密码学用密钥解决了这个问题，密钥用K表示。K可以是很多 数值里的任意值。密钥K的可能值的范围叫做密钥空间。加密和 解密运算都使用这个密钥（即运算都依赖于密钥，并用K作为下 标表示），这样，加/解密函数现在变成： EK（M）=C DK（C）=M 这些函数具有下面的特性： DK（EK（M））=M
算法和密钥
密码算法也叫密码，是用于加密和解密的数学函数。（通常情况 下，有两个相关的函数：一个用作加密，另一个用作解密）
如果算法的保密性是基于保持算法的秘密，这种算法称为受限制 的算法。受限制的密码算法不可能进行质量控制或标准化。每个 用户组织必须有他们自己的唯一算法。如果这个组织中没有好的 密码学家，那么他们就无法知道他们是否拥有安全的算法。
Beyond Excellence
密码算法
encipher (encrypt )
decipher (decrypt )
消息和加密
明文用M（消息）表示，它可能是比特流（文本文件、 位图、数字化的语音流或数字化的视频图像）。明文 可被传送或存储，无论在哪种情况，M指待加密的消 息。 密文用C表示，它也是二进制数据。加密函数E作用于 M得到密文C，用数学表示为： E（M）=C. 相反地，解密函数D作用于C产生M D（C）=M. 先加密后再解密消息，原始的明文将恢复出来，下面 的等式必须成立： D（E（M））=M
密钥 明文 加密 密文 解密
密钥
原始 明文
有些算法使用不同的加密密钥和解密密钥，也就是说 加密密钥K1与相应的解密密钥K2不同(非对称算法)， 在这种情况下： EK1（M）=C DK2（C）=M DK2 （EK1（M））=M
加密 密钥 明文 密文 解密 密钥 原始 明文
加密
解密
最好的算法是那些已经公开的，并经过世界上 最好的密码分析家们多年的攻击，但还是不能 破译的算法
明文
加密
密文
解密
原始明文
鉴别、完整性和抗抵赖
除了提供机密性外，密码学通常有其它的作用： －鉴别 消息的接收者应该能够确认消息的来源；入侵者不可能伪装成他 人。 －完整性 消息的接收者应该能够验证在传送过程中消息没有被修改；入侵 者不可能用假消息代替合法消息。 －抗抵赖 发送者事后不可能虚假地否认他发送的消息。
对称算法与非对称算法比较
“我们的五年计划是 ...” “Py75c%bn&*)9|fDe^b DFaq#xzjFr@g5vMd’r kgMs” 密文 “我们的五年计划是 ...”
B先生
加密 Encryption B使用密钥 进行加密
A先 生
解密 Decryption
Interne t
密钥
A使用密钥 进行解密
消息保密（公钥算法） 防篡改（私钥算法） 防抵赖（私钥算法）
RSA的密钥选择原理： 选择两个足够大的素数p和q，且令 n=p*q，实用中n为 512位或1024位的数。 计算欧拉函数 (n)=(p-1)*(q-1)。 任选一与(n)互素的整数e作为公开的加密密钥。 解密密钥d则应满足d*e = 1 mod (n)，即d*e=k(p1)(q-1)+1。 整数k是(p-1)和(q-1)的最大公约数。 (e,n)和(d,n)分别是加密密钥和解密密钥，d也是要保密 的。
A和B使用同 一把密钥
密钥
B先生
“Py75c%bn&*)9|fDe^b DFaq#xzjFr@g5vMd’r kgMs” 密文
密钥
加密 Encryption
B使用对方的 公钥对会话密 钥进行加密
A的公 钥
公钥
Internet
解密 Decryption A使用自己的 私钥进行解密 得到会话密钥
私钥
密钥
A先生
A和B使用不 同的密钥
A的私 钥
RSA
1977年，M.I.T.的三位科学家提出RSA算法。
基于数论的大整数素数因子分解的困难上，属于分组密码体制。
RSA公钥系统受到了重视，并有以该算法为基础的国际标准。基 于此算法的PKI体系在国内外获得广泛的应用。
主要缺点是产生密钥受到素数产生技术的限制；密钥分组长度较 长，运算速码
3DES DES是一个分组算法，以64bits为分组对数据 加密。64bits明文从算法的一端输入，64bits的 密文从另一端输出。 对称算法。 MAC DES CBC
3DES CBC & ECB
密码分组链方式（CBC）的3DES算法。3DES（CBC） 用8比特一组的加密数据（密文）来代替8比特一组的 未加密数据（明文）。一个随机的、8比特的初始化向 量（IV）被用来加密第一个明文分组，以保证即使在 明文信息开头相同时也能保证加密信息的随机性。 ECB模式无初始向量（IV），算法与CBC相同 尾组不足8bytes，先补0x80，如仍不足补0x00
MAC
使用DES CBC模式
初始向量 8bytes 0x00 明文尾组不足8字节，填充0x20 取迭代加密结果左4bytes作MAC
密钥分散
3DES ECB
主密钥：km(16bytes)； 分散因子：X (8bytes，不足补0x20) 分散后子密钥kc，kcl：kc左半部分；kcr：kc右半部分 kcl=3DES (km, X) kcr=3DES (km, not X) kc=kcl||kcr