第1讲----密码学导论

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1 密码学概论

1 密码学概论

安全需求分析-安全防护 安全需求分析 安全防护
需要保护的对象
•硬件:路由器、工和站、服务器、数据设备等 硬件:路由器、工和站、服务器、 硬件 •软件:操作系统、应用软件、源代码、实用程序 软件: 软件 操作系统、应用软件、源代码、 •数据:电子邮件、办公自动化、信息发布、业务 数据: 数据 电子邮件、办公自动化、信息发布、 系统
安全理论与技术
安全理论与技术
•密码理论与技术加密标记 密码理论与技术加密标记 •认证识别理论与技术 认证识别理论与技术I&A) 认证识别理论与技术 •授权与访问控制理论与技术 授权与访问控制理论与技术 •审计追踪技术 审计追踪技术 •网间隔离与访问代理技术 网间隔离与访问代理技术 •反病毒技术 反病毒技术
安全需求分析--安全评估 安全需求分析 安全评估
风险分析 评估标准 验收指标
设计原则
先进与实用相统一 投入与产出相匹配
国际惯例占总投入的10%-15% 国际惯例占总投入的
成熟与升级相衔接时效性
网络安全设计方法
• 逻辑层设计(应用透明性) 逻辑层设计(应用透明性) • 最小实体保护 • 产品与技术分离
常见不安全因素 分析
常见不安全因素 物理因素 网络因素 系统因素 应用因素 管理因素
常见攻击分类
• 口令破解 : 攻击者可通过获取口令文件然后运用口令 口令破解: 破解工具获得口令也可通过猜测或窃听等方式获取口 令 • 连接盗用 : 在合法的通信连接建立后攻击者可通过阻 连接盗用: 塞或摧毁通信的一方来接管已经过认证建立起来的连 接从而假冒被接管方与对方通信 • 服务拒绝 : 攻击者可直接发动攻击也可通过控制其它 服务拒绝: 主机发起攻击使目标瘫痪如发送大量的数据洪流阻塞 目标 • 网络窃听 : 网络的开放性使攻击者可通过直接或间接 网络窃听: 窃听获取所需信息 • 数据篡改:攻击者可通过截获并修改数据或重放数据 数据篡改: 等方式破坏

网络安全原理与应用 第2章 密码学导论

网络安全原理与应用 第2章 密码学导论

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主要内容
• • • • • • • 恺撒加密法 传统密码学基本原理 数据加密标准DES算法 三重DES算法 高级加密标准AES算法 RC4算法 加密操作模式
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传统密码学历史
• 传统密码学起源于古代的密码术。早在古罗马 时代恺撒大帝就采用“替代”方法加密自己发 布的命令,这种“替代”加密方法被称为“恺 撒加密法”。传统密码学的基本原理可以归结 为两条对数据处理的方法:替代和换位。 • 美国国家标准局(NBS)于1977年颁布的数据加 密标准(DES)是目前广泛应用的传统加密方法。 • 美国国家标准与技术学会(NIST)在2001年颁布 的高级加密标准(AES)将是未来取代DES的一 种加密方法。
15
加密系统的安全性(续3)
• 表2.1 典型常数和参数数量级别一览表
典型常数和参数 一年的秒钟数 数量级别 3.15×107
主频为3.0GHz的CPU的一年运转的时钟循环次数
56个比特长度的二进制数个数 64个比特长度的二进制数个数 80个比特长度的二进制数个数 128个比特长度的二进制数个数
9.46×1016
传统密码学概述
沈苏彬 南京邮电大学 信息网络技术研究所
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关键知识点
• • • • 传统密码学的基本原理是“替代”和“换位” 传统密码学的加密和解密采用同一个密钥 传统密码学的安全性很大程度上决定密钥长度 目前常用的传统密码学算法是DES算法,56比 特的DES算法并不安全。 • 未来拟采用的传统密码学算法是AES算法
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通用凯撒密码算法
• W. Stallings将凯撒密码算法中的字母表移位数 从3扩展到任意数k < 26, 这样, 就可以得到通用 凯撒密码加密算法: C = E(p) = (p + k) mode 26 • 这样, 通用凯撒密码解密算法就可以表示为: p = D(C) = (C - k) mod 26 • 这里k就是通用凯撒密码的密钥. 由于k只有25 个可能取值, 所以, 在已知加密/解密算法下, 只 要尝试25种密钥, 就可以破译通用凯撒密码.

密码学1概述与古典密码PPT课件

密码学1概述与古典密码PPT课件

24.11.2020
2
教学要求
4、前导课程 编程语言C
5、参考书目 《密码学与网络安全》 《应用密码学手册》 《密码学导引:原理与应用》 《现代密码学教程》
24.11.2020
3
章节内容
第1章 密码学概述与古典密码 第2章 编程基础与数学基础 第3章 序列密码 第4章 分组密码 第5章 公钥密码 第6章 认证和哈希函数 第7章 数字签名、密钥管理技术(选讲)
接收者
伪造
重放
24.11.2020
图2 攻击的主要形式
12
2 人为攻击
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,并不 修改信息。
被动攻击又分为两类: 一是获取消息的内容; 二是进行业务流分析。 抗击重点在于预防而非检测。
24.11.2020
密钥空间K:用于加密或者解密的秘密 消息,分别称作加密密钥空间Ke和解密 密钥空间Kd。
24.11.2020
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重点
破译者
明 文
m
加 密 算
c

解 c密


m明 文
Ke 加密密钥
Kd 解密密钥
密钥 K=<Ke,Kd>
图4:加密解密模型
24.11.2020
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重点
示例
eg:分析下列表达式的含义
C=E(M,Ke)=Eke(M) 加密算法E在加密密钥Ke的控制下将明 文M加密成密文C。
M=D(C,Kd)=DKd(C) 解密算法D在密钥Kd的控制下将密文C解 出成明文M。
24.11.2020
22
2 密码体制的分类
(1)按照加密解密方式,密码体制可分 为对称密码体制和非对称密码体制。

密码学的理论基础

密码学的理论基础

RSA算法介绍:
设p、q为两个大素数,n=pq
令φ(n)=(p-1)(q-1) 寻找一对e,d,使ed≡1 mod φ(n) 加密:E(X)=xemod n, x∈Zn 解密:E(y)=ydmod n, X∈Zn
• 非对称密码体(Asymmetric Encryption)
– 非对称密码体制也叫公开密钥密码体制、双密钥密码体制。其原 理是加密密钥与解密密钥不同,形成一个密钥对,用其中一个密 钥加密的结果,可以用另一个密钥来解密 。 – 目前普遍使用的对称加密算法主要有RSA、Elgamal(离散对数) 、ECC(椭圆曲线)等。
明文(64bits)
DES
IP置换(64bits)
算 法
L0(32bits)
R0(32bits)
+
f
ki


L1=R0
R1=L0 + f(R0,k1) 16轮同样运算…
L16
R16=L15 + f(R15,ki)
IP-1置换(64bits)
DES:IP置换
IP置换表
58 60
50 52
42 44
• 密码学的理论基础
– 密码学的理论基础之一是1949年Claude Shannon发表 的“保密系统的通信理论”(The Communication Theory of Secrecy Systems),这篇文章发表了30年 后才显示出它的价值。1976年W.Diffie和M.Hellman发 表了“密码学的新方向”(New Directions in Cryptography)一文,提出了适应网络上保密通信的公 钥密码思想,开辟了公开密钥密码学的新领域,掀起 了公钥密码研究的序幕。受他们的思想启迪,各种公 钥密码体制被提出,特别是1978年RSA公钥密码体制 的出现,成为公钥密码的杰出代表,并成为事实标准 ,在密码学史上是一个里程碑。

密码学概论PPT课件

密码学概论PPT课件
8 10/3/2020
密码学的发展历史(3)
❖ 两次世界大战大大促进了密码学的发展。
二战中美国陆军和海军使用的条形密 码设备M-138-T4。根据1914年Parker Hitt的提议而设计。25个可选取的纸条 按照预先编排的顺序编号和使用,主 要用于低级的军事通信。
10/3/2020
Kryha密码机大约在1926年由
密码分析在外交、军事、公安、商业等方面都 具有重要作用,也是研究历史、考古、古语言 学和古乐理论的重要手段之一。
26 10/3/2020
密码分析
密码设计和密码分析是共生的、又是互逆的,两 者密切有关但追求的目标相反。两者解决问题的 途径有很大差别
密码设计是利用数学来构造密码 密码分析除了依靠数学、工程背景、语言学等知识外, 还要靠经验、统计、测试、眼力、直觉判断能力……,有 时还靠点运气。
Alexander vo Kryha发明。这是
一个多表加密设备,密钥长度为
442,周期固定。一个由数量不
等的齿的轮子引导密文轮不规则
运动。
9
密码学的发展历史(4)
❖ 两次世界大战大大促进了密码学的发展。
转轮密码机ENIGMA,由Arthur Scherbius于1919年发明,面板 前有灯泡和插接板;4轮 ENIGMA在1942年装备德国海军, 英国从1942年2月到12月都没能 解读德国潜艇的信号。
❖ 密码由军事走向生活
电子邮件 自动提款机 电话卡
4 10/3/2020
美国电报电话公司的弗纳姆发明了弗纳姆密码
11010 + 11101
00111
00111 + 11101
11010
5 10/3/2020

《密码学概论》课件

《密码学概论》课件
未来展望
随着技术的不断进步,密码学将面临新的 挑战和机遇,如量子计算对现有加密算法 的威胁和新型加密算法的研发。
02
密码学基本原理
对称密码学
定义
对称密码学也称为传统密码学 ,它使用相同的密钥进行加密
和解密。
常见的对称加密算法
如AES(高级加密标准)、DES (数据加密标准)、IDEA(国 际数据加密算法)等。
为了应对这一挑战,需要发展基于量 子力学原理的新型加密算法,这些算 法在量子计算环境下是安全的。
密码学在物联网中的应用挑战
物联网设备的计算能力和存储 空间有限,这给密码算法的实
施带来了挑战。
物联网设备的多样性和异构 性也给密码学应用带来了挑 战,因为需要确保各种设备
之间的安全通信。
针对物联网设备的特性,需要 发展轻量级的密码算法和协议 ,以确保其安全性和效率。
AES算法
01
总结词:高级加密标准
02
详细描述:AES是一种对称加密 算法,使用128位、192位或256 位密钥对128位明文块进行加密 ,产生128位密文块。它是美国 政府采用的一种加密标准,被广 泛应用于各种安全协议和应用程
序中。
03
总结词:安全性
04
详细描述:AES具有高度的安 全性,被认为是目前最安全 的对称加密算法之一。它采 用了复杂的数学工具和算法 ,使得破解密文的难度非常
密码学在大数据安全中的应用挑战
01
大数据的特点是数据量大、处理速度快,这给数据的安全存储 和传输带来了挑战。
02
大数据的分布式处理和云计算环境也给数据的安全性带来了挑
战,需要确保数据的隐私和完整性。
针对大数据的特点,需要发展高效的密码算法和安全数据处理

《密码学概论》课件

《密码学概论》课件
加密过程:DES使用56位密钥对64位明文进行加密,生成64位密文
安全性:DES的密钥空间为2^56,理论上可以抵抗暴力破解 应用:DES广泛应用于金融、政府、军事等领域,是国际上公认的 安全标准之一
国际数据加密算法(IDEA)
概述:一种对称密码 体制,用于加密和解 密数据
特点:速度快,安全 性高,易于实现
商务中。
公钥基础设施(PKI)
公钥基础设施 (PKI)是一种基 于公钥密码体制的 密钥管理和分发系 统。
PKI的主要功能包 括密钥生成、分发、 存储、撤销和更新。
PKI的核心组件包 括证书颁发机构 (CA)、注册机 构(RA)和证书 存储库(CS)。
PKI的应用场景包 括电子邮件加密、 网络支付、电子政 务等。
非对称密码体制:加密和解密使用不 同的密钥
密钥管理:管理密钥的生成、分发、 存储和使用
哈希函数:单向函数,用于生成固定长 度的输出
密码分析:分析密码的强度和破解方 法
密码分析攻击
密码分析攻击的定义:对加密信息进行解密的过程
密码分析攻击的分类:包括频率分析、字母频率分析、凯撒密码分 析等
密码分析攻击的方法:包括暴力破解、字典攻击、彩虹表攻击等
物联网安全:密 码学在物联网安 全中的重要性
密码学技术:密 码学在物联网中 的应用技术
挑战与机遇:密 码学在物联网发 展中面临的挑战 和机遇
未来趋势:密码 学在物联网中的 应用和发展趋势
区块链技术与密码学的融合发展
密码学:研究加密、解密、 密钥管理等技术的学科
融合发展:区块链技术需要 密码学的支持,密码学在区
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
密码学的目的是保护信息的机密 性、完整性和可用性。

第1章01--密码学概述PPT课件

第1章01--密码学概述PPT课件
密码分析学研究的主要内容
(1) 密码算法的安全性分析和破译的理论、方 法、技术和实践
(2)密码协议的安全性分析的理论与方法 (3)安全保密系统的安全性分析和攻击的理论
、方法、技术和实践
2021/7/23
8
现代密码学
1 课程相关介绍--密码学是干什么的?
密码学是干什么的? 密码学要解决的基本问题:
(1) 信息的保密传输和存储问题; (2) 信息的认证问题.
2021/7/23
6
现代密码学
1 课程相关介绍—密码学研究的内容
编码学研究的主要内容: 序列密码算法的编码技术 分组密码算法的编码技术 公钥密码体制的编码技术
加密算法、 数字签名方案、 密钥分配方案 认证方案 单向函数等
传统且主流的研 究方向
2021/7/23
7
现代密码学
1 课程相关介绍—密码学研究的内容
2021/7/23
10
现代密码学
2 密码学发展
▪ 1949年之前
密码学是一门艺术
▪ 1949~1975年
密码学成为科学
密码学已经成为结合
物理、量子力学、电 子学、语言学等多个 专业的综合科学,出 现了如“量子密码”、 “混沌密码”等先进 理论,在信息安全中 起着十分重要的角色。
▪ 1976年以后
密码学的新方向——公钥密码学
▪ 角色:通信双方(发送方和接收方)、第三方
(可信、不可信第三方)、敌手也叫攻击者
2021/7/23
19
现代密码学
3 密码学的基本概念--信息传输过程中的攻击例子
窃听:对传输的信息的攻击
A:信源 发送方
2021/7/23
C:敌手 攻击者
20
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4

第5章 公钥密码 章



RSA、EIGamal、 、 、 椭圆曲线密码体制
第6章 数字签名 章
Hash函数、RSA签名、 函数、 签名、 函数 签名 DSA、身份认证 、
第7章 密钥管理 章
秘密共享、 秘密共享、密钥交换
2011-5-24
信息安全系
5
关于《密码学》 关于《密码学》学习
课程特点: 课程特点:
2011-5-24
信息安全系
10
王先生: 王先生: 来信收到,你的盛情真是难以报答。 来信收到,你的盛情真是难以报答。我已在 昨天抵达广州。秋雨连绵, 昨天抵达广州。秋雨连绵,每天需备伞一把方能 上街,苦矣。大约本月中旬我才能返回, 上街,苦矣。大约本月中旬我才能返回,届时再 见。 弟 李明
2011-5-24
2011-5-24 信息安全系 17
2.密码技术发展历史 2.密码技术发展历史
第一阶段——古典密码技术 第一阶段——古典密码技术
起止时间:从古代到19世纪末 起止时间:从古代到19世纪末 密码体制:简单器械实现的单表 密码体制: 代替、 代替、多表代替及换位 通信手段:信使 通信手段: 典型事例: 典型事例: ① 斯巴达人使用的天书
–数学基础多 数学基础多
•初等数论 初等数论 •高等代数与近世代数(多项式、向量空间,有限环和域) 高等代数与近世代数( 高等代数与近世代数 多项式、向量空间,有限环和域) •离散数学(组合数学,布尔函数) 离散数学(组合数学,布尔函数) 离散数学 •概率论与数理统计 概率论与数理统计
–实践性强 实践性强
2011-5-24
信息安全系
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Shannon照片\Shannon_3(1).jpg Claude E. Shannon
2011-5-24
信息安全系
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Shannon照片\香农50岁左右(1).jpg
Claude E. Shannon
2011-5-24
信息安全系
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Claude E. Shannon :
2011-5-24 信息安全系 31
This statue was donated by the Information Theory Society of the Institute of Electrical and Electronics Engineers, whose members follow gratefully in his footsteps. Dedicated October 6, 2000 Edgene Daub, Sculptor
2011-5-24
信息安全系
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为了表彰Shannon的伟大功绩, IEEE Information 和 的25名成员于2000年10月6日在Claude Society Shannon的儿童时代的老家Michigan的Gaylord举行了 Shannon塑像的落成典礼。塑像底座正面刻文如下: Claude Elwood Shannon
信息安全系
11
情 雨 中
报 伞 把

②离合诗 闲来倚杖柴门口,鸟下深枝啄晚虫。 闲来倚杖柴门口,鸟下深枝啄晚虫。 周步一池销半日,十年听此鬓如蓬。 周步一池销半日,十年听此鬓如蓬。 上联: 上联:二三四五 横批: 横批:南北
2011-5-24
--《鸣蜩早》 --《鸣蜩早》 下联: 下联:六七八九
信息安全系 12
Father of Information Theory,Electrical engineer, Mathematician, and native son of Gaylord. His creation of information theory, the mathematical theory of communication, in the 1940s and 1950s inspired the revolutionary advances in digital communications and information storage that have shaped the modern world.
Shannon虽然已于2001年辞世,但正如信息论著名教授 Richard Blahut 博士的题词所说的,它所留给人类的思 想会永远留在人类的脑海中,激励我们的子孙们。
2011-5-24 信息安全系 32
“在我看来,两三百年之后,当人们回过头 在我看来,两三百年之后, 在我看来 来看我们的时候, 来看我们的时候,他们可能不会记得谁曾 是美国的总统。 是美国的总统。他们也不会记得谁曾是影 星或摇滚歌星。但是仍然会知晓Shannon 星或摇滚歌星。但是仍然会知晓 的名字。学校里仍然会教授信息论。 的名字。学校里仍然会教授信息论。” (Dr. Richard Blahut, Oct. 6, 2000, Gaylord, Michigan)
嵌入水印之前( ) 嵌入水印之前(1)
2011-5-24
嵌入水印之后( ) 嵌入水印之后(2)
信息安全系 13
2011-5-24
信息安全系
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④音乐文件隐藏“幽灵” 音乐文件隐藏“幽灵”
AphexTwin的CD 的 《舔窗户的人》 舔窗户的人》
1.把CD的第二首歌 1.把CD的第二首歌 录到电脑里, 录到电脑里,保存成 wav格式 格式; wav格式; 2.下载一个叫 2.下载一个叫 Spectrogram的播放软 Spectrogram的播放软 件。这个软件就像声 谱仪,能把wav wav文件的 谱仪,能把wav文件的 声谱显示出来; 声谱显示出来; 3.用这个软件分析 3.用这个软件分析 刚才录下的wav文件 刚才录下的wav文件 wav
2011-5-24
信息安全系
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A Love letter yM .niaga revo dna revo srettel ruoy daer I .Iyad lla dnim ym no era uoY .em rof yad ylenol yrev a si ti yadoT thgir em htiw kcab erew uoy hsiw I .yaw on s’ereht tub uoy ot ylf ot ekil dluow I dluoc I fI .uoy rof sehca traeh tiaw eb ot sega ekat ot smees tI .ylper ruoy rof tiaw si od nac I taht lla dna uoy ot rettel siht nettirw tsuj evah I. won ?yaw siht eb ot evah efil seod yhw ,hO .srettel ruoy rof Today it is a very lonely day for me. You are on my mind all day. I read your letters over and over again. My heart aches for you. If I could I would like to fly to you but there’s no way. I wish you were back with me right now. I have just written this letter to you and all that I can do is wait for your reply. It seems to take ages to be wait for your letters. Oh, why does life have to be this way?
密 码 学
主讲教师: 主讲教师:李子臣 辅导教师: 辅导教师:高晓东
2011-5-24
信息安全系
1




课堂笔记:认真、完整 课堂笔记:认真、 课后作业 ① 用规范的作业本 ② 在复习理解的基础上做 认真, ③ 认真,字迹工整 按量及时完成(周一交作业) ④ 按量及时完成(周一交作业) ⑤ 对作业中的错误要弄明白并改正
2011-5-24
信息安全系
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希腊的Polybius方表 ② 希腊的 方表
信息: 信息:Secure message 加密后: 加密后:43 15 13 45 42 15 32 15 43 43 11 22 15
③ 杰弗逊轮子密码
2011-5-24
信息安全系
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第二阶段——近代密码技术 第二阶段——近代密码技术
2011-5-24
信息安全系
7
第一章
引言
一、密码学的历史回顾 二、密码学与信息安全的关系 三、密码学的基本概念
2011-5-24
信息安全系
8
一、密码学的历史回顾
1.隐藏术和密码术 1.隐藏术和密码术
(Steganography and Cryptography)
(1)暗语 行帮的暗语 (2)代号 战争中的部队代号或指挥官化名 (3)手势 竞技场上队员之间的手势 (4)微缩技术 微缩胶片
2011-5-24 信息安全系 24
Claude E. Shannon 1916年4月30日~ 2001年2月26日系
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Claude E. Shannon 年轻时照相片
2011-5-24
信息安全系
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Claude E. Shannon: circa 1952, at Bell Labs
起止时间: 20世纪初到 世纪 年代 世纪初到20世纪50年代, 起止时间:从20世纪初到20世纪50年代,一、二 战时期 密码体制:手工或电动机械实现的复杂的代替或换位 密码体制: 通信手段:电报通信 通信手段: 典型事例: 典型事例:
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