应用密码学 (2)
应用密码学-2016-(第11讲)-流密码
…
…
滚动密钥生成器
滚动密钥生成器
x i
z i
y i
z i
x i
e z i (x i )
图3.20 同步流密码体制模型
e z i (y i )
流密码的结构
• 典型的流密码每次加密一个字节的明文； • 密钥输入到一个伪随机数发生器，产生一串随机 的8比特数； • 发生器的输出称为密钥流； • 11001100 明文 • ⊕01101100 密钥流 • 10100000 密文 • 解密使用相同的伪随机序列： • 10100000 密文 • ⊕01101100 密钥流 • 11001100 明文
S 5 0 1 1 2 2 3 3 4 4 0 5 6 6 7 7
j:=(j+s(i)+k(i)) mod 8;
RC4算法
索引i加1后，j的下一个值为： j=(5+S(1)+K(1)) mod 8=(5+1+6) mod 8=4 即将S数据表的S(1)和S(4)互换：
S 5 0 4 1 2 2 3 3 1 4 0 5 6 6 7 7
第 十 一 讲
流密码技术的发展及分类
• 序列密码是世界各国的军事和外交等领域中使用的主要密码体制之 一 • 2000年Profile 1月欧洲启动的 NESSIE工程中，流密码算法的设计与分析 1 (SW) Profile 2 (HW) 也列上了公开征集评测的日程；6个流密码算法（Leviathan、UIi一 128、BMGL、SOBER—t32、SOBER—tl、SNOW）进入了第二阶 CryptMT (CryptMT Version 3) DECIM (DECIM v2 and DECIM-128) 段评估，但是因为他们都不符合 NESSIE 的征集准则而最终全部落 选 Dragon Edon80 • 2003年3月，日本政府的密码研究与评估委员会（ CRYPTREC）推 荐了三个流密码算法：MUGI、MULTI-S01和RC4-128. HC (HC-128 and HC-256) F-FCSR (F-FCSR-H v2 and F-FCSR-16) • ECRYPT是欧洲FP6下的IST 基金支持的一个为期四年的项目，该项 目启动于2004年2月，STVL （Symmetric techniques virtual lab LEX (LEX-128, LEX-192 and LEX-256) Grain (Grain v1 ）正在进行流密码算法的公开征集评估活动 . and Grain-128) 征集活动到 2005 年4月29 日结束，征集到了 34 个流密码算法 . 2.0) NLS (NLSv2, encryption-only) MICKEY (MICKEY 2.0 and MICKEY-128 2007年4月开始进入第三轮评估，16个算法进入第三轮评估. Rabbit Moustique /stream/phase3list.html Salsa20 Pomaranch (Pomaranch Version 3) 2008年4月8个算法成为推荐算法 . 2008年8月更新为7个推荐算法. Trivium SOSEMANUK
密码学中的数学方法
密码学中的数学方法密码学是一门研究如何保护信息安全的学科，它涉及到加密、解密、认证和数据完整性等方面。
在密码学中，数学方法被广泛应用于设计和分析各种加密算法。
本文将介绍密码学中常用的数学方法，包括模运算、离散对数、椭圆曲线密码学等内容。
一、模运算模运算是密码学中常用的数学方法之一。
在模运算中，我们将一个数除以另一个数得到的余数作为结果。
例如，对于整数a和b，a mod b的结果就是a除以b的余数。
模运算在密码学中被广泛应用于加密算法中，特别是在对称加密算法和公钥加密算法中。
在对称加密算法中，模运算常用于生成密钥流或伪随机数序列。
这些密钥流或伪随机数序列可以用来对消息进行加密，从而保护信息安全。
在公钥加密算法中，模运算则用于实现数字签名和密钥交换等功能，确保通信的安全性。
二、离散对数离散对数是密码学中另一个重要的数学方法。
在离散对数问题中，给定一个素数p、一个整数a和一个整数b，我们需要找到一个整数x，使得a^x ≡ b (mod p)。
离散对数问题被广泛应用于公钥加密算法中，如RSA算法和Diffie-Hellman密钥交换算法。
在RSA算法中，离散对数问题被用来实现公钥加密和数字签名功能。
RSA算法的安全性基于大整数分解和离散对数两个数学难题的困难性。
在Diffie-Hellman密钥交换算法中，离散对数问题则用来实现双方在不安全信道上协商一个共享密钥的过程。
三、椭圆曲线密码学椭圆曲线密码学是一种基于椭圆曲线数学结构的密码学方法。
椭圆曲线密码学具有很高的安全性和效率，因此被广泛应用于公钥加密算法和数字签名算法中。
椭圆曲线密码学的安全性基于椭圆曲线上的离散对数问题的困难性。
在椭圆曲线密码学中，公钥由一个点P和一个基点G生成，私钥则由一个整数d生成。
通过椭圆曲线上的点加法和标量乘法运算，可以实现加密和解密的过程。
椭圆曲线密码学在移动设备和物联网等资源受限环境中具有很高的适用性。
总结密码学中的数学方法包括模运算、离散对数和椭圆曲线密码学等内容，它们在设计和分析各种加密算法中起着重要作用。
清华大学出版社 密码学PPT课件
✓ 在密码应用方面，各种有实用价值的密码体制的快速实现受到高度重视， 许多密码标准、应用软件和产品被开发和应用，美国、德国、日本和我国 等许多国家已经颁布了数字签名法，使数字签名在电子商务和电子政务等
同时在公钥密码领域椭囿曲线密码体制由于其安全性高计算速度快等优点引起了人们的普遍关注和研究幵在公钥密码技术中叏得重在密码应用斱面各种有实用价值的密码体制的快速实现叐到高度重视许多密码标准应用软件和产品被开収和应用美国德国日本和我国等许多国家巫经颁布了数字签名法使数字签名在电子商务和电子政务等领域得到了法律的认可推劢了密码学研究和应用的収展
可以对用该密钥加密的任何新的消息进行解密。
④ 选择密文攻击(Chosen—ciphenext attack)
选择密文攻击是指密码分析者可以选择一些密文，并得到相应的明文
1.3.3 对密码系统的攻击
密码分析者破译或攻击密码的方法主要有穷举攻击法、统计分析法和数学分 析攻击法。
（1）穷举攻击法
穷举攻击法又称为强力或蛮力（Brute force）攻击。这种攻击方法是 对截获到的密文尝试遍历所有可能的密钥，直到获得了一种从密文到明文的 可理解的转换；或使用不变的密钥对所有可能的明文加密直到得到与截获到 的密文一致为止。
1.3.1密码学的主要任务（续）
③ 鉴别
这是一种与数据来源和身份鉴别有关的安全服务。鉴别服务包括对身份 的鉴别和对数据源的鉴别。对于一次通信，必须确信通信的对端是预期的实 体，这就涉及到身份的鉴别。
密码学在信息安全中的应用
密码学在信息安全中的应用密码学是一门应用数学，它研究保密通信和信息的完整性，是保障信息安全的核心技术。
随着信息技术的快速发展，密码学在信息安全领域的应用越来越广泛。
本文将从加密与解密、数字签名、密钥管理和安全协议四个方面探讨密码学在信息安全中的应用。
一、加密与解密加密与解密是密码学最基本的应用之一，它的目的是将明文转化为密文并传输，接收方再将密文转化为明文，以达到保密通信的目的。
加密算法的优劣决定了信息的安全性和可靠性。
1.对称加密算法对称加密算法是指加密和解密使用同一个密钥的算法。
常见的对称加密算法有DES、3DES和AES等。
对称加密算法具有加密速度快、加密效率高等优点，但它的弱点也随之而来，如密钥管理难度大、密钥传输安全性差等。
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。
常见的非对称加密算法有RSA、DSA和ECC等。
非对称加密算法具有密钥管理容易、密钥传输安全性高等优点，但它的缺点是加密速度较慢、密文长度较长等。
二、数字签名数字签名是密码学的另一个重要应用，它是将原始数据进行加密处理，产生一个与原始数据绑定的唯一加密值，以确保数据的完整性和不可篡改性。
数字签名算法包括RSA、DSA等，并与加密算法紧密关联。
数字签名技术应用广泛，例如银行电子转账、电子合同、电子邮件等领域都需要使用数字签名技术，以保证数据在传输中不被篡改，并能追踪数据的来源。
三、密钥管理密码学的应用不仅仅在于加密和解密，还包括密钥管理。
密钥是加密算法和解密算法的基础，其保障密钥的安全和有效是保证加密算法和解密算法的安全的关键。
密钥管理包括密钥的生成、分发、存储和撤销等。
密钥管理技术的主要内容包括“密钥协商协议”和“密钥管理中心”。
密钥协商协议是指密钥的交换过程，密钥管理中心是指负责管理密钥的机构。
四、安全协议在密码学的应用中，安全协议是指实现安全通信所采用的协议。
一个完备的安全协议必须同时解决保证机密性、完整性和可用性等问题，保证通信过程中数据的保密性和不被篡改。
应用密码学习题答案3
《应用密码学》习题和思考题答案第3章古典密码3－1 举例说明什么是隐写术。
答：隐写术就是隐藏消息的存在，这种方法通常在一段看来无伤大雅的文字中嵌入排列一些词汇或字母隐含地表达真正的意思。
例子略。
3－2 区别隐写术与密码编码学。
答：密码编码学是通过各种文本转换的方法使得消息为外部不可理解。
隐写术则是隐藏消息的存在，它本质上不是一种编码加密技术，这种方法通常在一段看来无伤大雅的文字中嵌入排列一些词汇或字母隐含地表达真正的意思。
隐写术的优点在于能够被某些人使用而不容易发现他们间在进行秘密通信。
而加密则很容易被发现谁与谁在进行秘密通信，这种发现本身可能具有某种意义或作用。
隐写术与加密技术相比有一些缺点：（1）它形式简单但构造费时，要求有大量的开销来隐藏相对较少的信息。
（2）一旦该系统的构造方法被发现，就会变得完全没有价值。
（3）隐写术一般无稳健性，如数据改动后隐藏的信息不能被恢复。
3－3 区别代替与换位。
答：代替就是将明文字符用另一个字符取代，代替密码操作的目的是制造混乱，使得确定消息和密钥是怎样转换成密文的尝试变得困难。
换位就是重新排列消息中的字母，以便打破密文的结构特性。
即它交换的不再是字符本身，而是字符被书写的位置。
3－4 频率分析的基本处理方法是什么？答：频率分析攻击的一般方法：第一步：对密文中出现的各个字母进行统计，找出它们各自出现的频率。
第二步：根据密文中出现的各个字母的频率，和英语字母标准频率进行对比分析，做出假设，推论加密所用的公式。
第三步：证实上述假设（如果不正确，继续作其他假设）。
3－5 使用穷举搜索法，破译如下利用代替密码加密的密文：BEEAKFYDJXUQYHYJIQRYHTYJIQFBQDUYJIIKFUHCQD解：因此，本题的解密结果应为：Look up in the air,it’s a bird, it’s a plane, it’s superman。
提示：表中最左边一列的数字表示代替变换时字母的后移位数。
Costas阵列的存在性、计数问题及其在密码学中的应用的开题报告
Costas阵列的存在性、计数问题及其在密码学中的应用的开题报告一、研究背景：Costas阵列是一种具有重要应用价值的组合结构。
它最早由Costas于1965年提出，由一组点组成的几何图形，在该图形中每个点间只有一个单位间隔是一条连线，且不重复。
这种性质使得Costas阵列在雷达、通信、密码学和数字信号处理等领域具有广泛的应用。
二、研究内容：（1）Costas阵列的存在性问题：对于给定的阶数n，是否存在一种满足Costas性质的阵列？这是Costas阵列研究中的一个基本问题。
目前的研究表明，当n=1或n=2时，一定存在Costas阵列；当n=3或n=4时，可能存在Costas阵列，但目前尚未找到；当n≥5时，存在Costas阵列的概率接近于1。
（2）Costas阵列的计数问题：Costas阵列的构造问题可以转化为计数问题。
即对于给定的阶数n，计算出满足Costas性质的阵列的个数。
这是一个极其困难的计数问题，在许多情况下只能通过计算机求解。
目前已知的结果是n≤26时的计数结果。
（3）Costas阵列在密码学中的应用：Costas阵列具有随机性和不可预测性的特性，可以被应用于密码学中的伪随机序列生成、密钥扩展和加密算法等方面。
由于其良好的性质，Costas阵列被广泛应用于网络安全、信息安全和通信安全等领域。
三、研究方法：本研究将采用组合数学、图论、计算几何、密码学等多种方法，探讨Costas阵列的存在性、计数问题及其在密码学中的应用。
特别地，将结合计算机算法和大规模计算手段，以期获得准确的结果和更深入的理解。
四、研究意义：Costas阵列是一种基础的组合结构，其研究具有重要的理论和应用价值。
研究Costas 阵列的存在性、计数问题及其在密码学中的应用，对于深化组合数学、图论、计算几何和密码学等学科的交叉研究，提高信息技术的科学水平和应用水平，具有重要的意义和价值。
信息安全原理和应用第二章 密码学基础
并构造出相应的明文x。
这一切的目的在于破译出密钥或密文
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电子工业出版社，《信息安全原理与应用》
内容提要
• 基本概念和术语 • 密码学的历史 • 古典密码
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电子工业出版社，《信息安全原理与应用》
密码学的起源和发展-i
模运算-ii
• 类似普通的加法，在模运算中的每个数也存在加法逆 元，或者称为相反数。
• 一个数x的加法逆元y是满足x+y 0 mod q的数。 • 对每一个 wZq ，存在z，使得w+z 0 mod q。 • 在通常的乘法中，每个数存在乘法逆元，或称为倒数。
在模q的运算中，一个数x的乘法逆元y是满足x y 1 mod q 的数。但是并不是所有的数在模q下都存在乘法 逆元。 • 如果(ab)mod q=(ac) mod q， b c mod q， 如果a与q 互素。 • 如果q是一个素数，对每一个 wZq ,都存在z，使得w z 1 mod q，z称作w的乘法逆元w-1。
密码学的目的：A和B两个人在不安全的信道上进行 通信，而攻击者O不能理解他们通信的内容。
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密码体制
• 密码体制：它是一个五元组（P,C,K,E,D)满足条件：
（1）P是可能明文的有限集；（明文空间）
（2）C是可能密文的有限集；（密文空间）
（3）K是一切可能密钥构成的有限集；（密钥空间）
Twofish, Serpent等出现 2019年Rijndael成为DES的替代者
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内容提要
密码应用技术员考试真题
选择题在密码学中，哪个术语用于描述一种通过替换明文中的每个字符来生成密文的方法？A. 置换B. 替换C. 加密D. 解密下列哪个算法属于对称加密算法？A. RSAB. DESC. ECCD. ElGamal公钥基础设施（PKI）的核心组成部分是什么？A. 数字证书B. 密钥管理C. 加密算法D. 安全协议在密码学中，哪个术语用于描述使用相同的密钥进行加密和解密的加密算法？A. 对称加密算法B. 非对称加密算法C. 散列函数D. 数字签名以下哪个不是密码学的主要目标？A. 数据的机密性B. 数据的完整性C. 数据的可用性D. 数据的高效性在网络安全中，哪个术语用于描述通过数学方法验证信息来源和完整性的过程？A. 加密B. 解密C. 数字签名D. 散列以下哪种密码分析方法是基于统计分析的？A. 唯密文攻击B. 已知明文攻击C. 频率分析D. 选择明文攻击下列哪个不是密码学中的基本要素？A. 明文B. 密文C. 密钥D. 口令在网络安全中，哪个术语用于描述一种防止数据被篡改或伪造的技术？A. 加密B. 身份验证C. 访问控制D. 数字签名以下哪个算法属于散列函数？A. AESB. SHA-256C. RSAD. ECC填空题1.在密码学中，用于加密和解密的密钥相同的加密算法称为________加密算法。
2.公钥基础设施（PKI）中，用于验证数字证书合法性的机构是________。
3.在网络安全中，用于确保信息来源可靠和未被篡改的技术是________。
4.对称加密算法DES使用的密钥长度是________位。
5.非对称加密算法中，用于加密数据的密钥称为________密钥。
6.密码学中，将明文转换为密文的过程称为________。
7.在网络安全中，________是一种用于验证信息完整性的技术。
8.数字证书中通常包含证书持有者的公钥、证书颁发机构的签名以及证书的________等信息。
9.________分析是基于对密文的分析来推测明文或密钥的方法。
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应用密码学
应用密码学是指将密码学的技术和理论应用于现实世界中
的各种应用场景，以保护信息的机密性、完整性和可用性。
应用密码学的目标是设计和实现安全的密码算法、协议和
系统，以应对各种威胁和攻击，并提供可靠的安全性保障。
以下是几个应用密码学的实际应用场景：
1. 网络通信安全：包括安全传输层协议（如SSL/TLS）的
设计和实现，以及保护网络通信中的数据机密性和完整性。
2. 数据库安全：通过加密算法和访问控制机制，保护数据
库中的敏感数据，防止非授权访问和数据泄露。
3. 数字签名和数字证书：用于数据的认证和身份的验证，
确保数据的来源可信，并防止数据被篡改。
4. 移动设备安全：包括移动设备上的数据存储和传输的安
全性，以及移动应用程序的安全设计和开发。
5. 电子支付和电子商务安全：保护在线支付和电子商务交易的安全性，包括支付协议的设计和实现，以及防止欺诈和数据泄露。
应用密码学涉及到密码算法的设计和分析、协议的设计和验证、安全系统的实现和管理等多个领域。
它不仅需要对密码学的基本原理和理论有深入的了解，还需要了解具体应用环境和需求，以进行合适的安全措施的选择和应用。