03密码学基础

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如何对待密码体系？ 如何对待密码体系？ 1）有很多密码体系，各自产生的背景不同， 密码体系 ）有很多密码体系，各自产生的背景不同， 要了解他们各自适合的领域和范围。 要了解他们各自适合的领域和范围。 2）每一种密码体系都有其优势和不足，扬 ）每一种密码体系都有其优势和不足， 长避短。 长避短。 3）每种密码体系算法是公开的，需要用的 ）每种密码体系算法是公开的， 时候可以知道到什么地方去查找这种标 准化文本？知道如何使用。 准化文本？知道如何使用。 4）了解如何使用加密、解密工具。 ）了解如何使用加密、解密工具。
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几个术语： 几个术语： 变换函数所用的一个控制参数称为密钥 变换函数所用的一个控制参数称为密钥 (key) 加密和解密算法的操作通常是在一组密钥 控制下进行的，分别称为加密密钥 加密密钥和 控制下进行的，分别称为加密密钥和解密 密钥。 密钥。 密钥未知情况下进行的解密推演过程， 密钥未知情况下进行的解密推演过程，称 破译，也称为密码分析或者密码攻击 密码分析或者密码攻击。 为破译，也称为密码分析或者密码攻击。
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“魔高一尺，道高一丈” 魔高一尺，道高一丈 魔高一尺 加密和解密：矛盾在长期对抗中不断发展。 对抗中不断发展 加密和解密：矛盾在长期对抗中不断发展。 实际体现：加密和解密算法 算法。 实际体现：加密和解密算法。 系统的保密性主要取决于密钥的安全性。 系统的保密性主要取决于密钥的安全性。
明文 x 加密过程 E 密钥 k
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密文 y
密钥
密钥
密文
明文 加密算法 明文 解密算法
加解密过程示意图 加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥的控 制下进行的,分别称为加密密钥 加密密钥(Encryption 制下进行的,分别称为加密密钥(Encryption Key) 和解密密钥(Decryption 和解密密钥(Decryption Key).
几个术语： 几个术语： 明文(plaintext)：需要被隐蔽的消息 明文 ： 密文(cipertext)： 密文 ： 明文经变换形 明文经变换形成的隐蔽形式 加密 (encryption) ： 从明文到密文的变换过程 解密 (decryption) ： 从密文恢复到明文的过程。 从密文恢复到明文的过程。
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编码系统特点： 编码系统特点：
* 一般不会改变太多的术语的含义 * 要求预先熟悉和掌握所有的替换码 复杂累赘的编码本（密码本）， ），这种编码本 * 复杂累赘的编码本（密码本），这种编码本 含有成千上万条术语和对应的编码。 含有成千上万条术语和对应的编码。编码本的准 备不仅困难和耗时，而且一旦丢失、或者泄露， 备不仅困难和耗时，而且一旦丢失、或者泄露， 就形同噩梦缠身，不得不用新的编码本来替换。 就形同噩梦缠身，不得不用新的编码本来替换。 较长的消息内容。要用编码本编码、 * 较长的消息内容。要用编码本编码、译码非 常费时，如果是现代，等译码后，消息已经无用。 常费时，如果是现代，等译码后，消息已经无用。 * 编码系统获安全保护级别较低
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变换的依据：密钥（ 变换的依据：密钥（Key) 密钥：计算的数据基（ 密钥：计算的数据基（Database）。 ）。 密钥深度： 密钥深度：计算的复杂性 加密的深度（程度） 加密的深度（程度） 获取密钥是入侵的关键，也是解密的关键。 获取密钥是入侵的关键，也是解密的关键。 破译与逆向工程： 破译与逆向工程： 密码破译：分析、统计、 密码破译：分析、统计、穷举 程序破译：反汇编、 程序破译：反汇编、反编译 硬件破译： 硬件破译：逆向工程
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第一节 密码学的基本概念 一、密码学与密码 密码学是关于加密和解密变换的一门科学， 密码学是关于加密和解密变换的一门科学， 是保护数据和信息的有力武器。 是保护数据和信息的有力武器。密码技术已经从 早期的军事和外交领域逐步延伸到金融、交通、 早期的军事和外交领域逐步延伸到金融、交通、 经济、科学、技术、信息、 经济、科学、技术、信息、社会生活等各个方面 成为现代社会中保护信息的重要方法。 ，成为现代社会中保护信息的重要方法。 密码是什么? 密码就是变换。 密码是什么? 密码就是变换。（信息代码变 数据电平变换。 换、数据电平变换。 变换是什么？变换是一种算法实现过程。 变换是什么？变换是一种算法实现过程。 谁来做变换？变换可以由硬件和软件实现。 谁来做变换？变换可以由硬件和软件实现。 7 器件部件、计算机） （人、器件部件、计算机）
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第二节 密码系统 采用了密码体制的系统称为密码系统， 采用了密码体制的系统称为密码系统，密码系统 各种攻击的目标。非授权者、 是各种攻击的目标。非授权者、恶意攻击者通过 各种办法来窃取机密信息。例如：网络侦察、 各种办法来窃取机密信息。例如：网络侦察、数 据流分析、软件跟踪、搭线窃听、电磁窃听等。 据流分析、软件跟踪、搭线窃听、电磁窃听等。 在一定的情况下，不知道密钥， 在一定的情况下，不知道密钥，仍然可能入侵 密码系统。对一个密码系统采取截获密文， 密码系统。对一个密码系统采取截获密文，经过 被动攻击。 分析推断出明文的攻击称为被动攻击 分析推断出明文的攻击称为被动攻击。而主动向 系统串扰，采用删除、增添、更改、 系统串扰，采用删除、增添、更改、伪造等手段 向系统注入假信息的攻击称为主动攻击 主动攻击。 向系统注入假信息的攻击称为主动攻击。
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序列密码是手工和机械密码时代的主流●
设计简单，密钥单一，加密效率高，特别适合点 设计简单，密钥单一，加密效率高， 对点通信传输的数据加密。但其密钥的管理（ 对点通信传输的数据加密。但其密钥的管理（如 密钥产生、分配、存储、销毁等） 密钥产生、分配、存储、销毁等）工作比较复杂 15 。
㈡双钥密码体制 也称非对称密码体制 非对称密码体制， 也称非对称密码体制，其加密密钥与解 密密钥不相同，从一个很难得出另一个。 密密钥不相同，从一个很难得出另一个。 采用双密钥体制的每个用户都有一对选定 的密钥，其中一个是秘密的， 的密钥，其中一个是秘密的，而另一个则 可以公开， 可以公开，并可以象电话号码一样注册公 因此，双钥密码体制也被称为公钥体 布。因此，双钥密码体制也被称为公钥体 制(public key system)。 。
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它具有两种加密方式： 它具有两种加密方式： 两种加密方式 流密码(stream cipher) :又称序列密码.序列密码 流密码 又称序列密码 序列密码 又称序列密码 每次加密一位或一字节的明文。 每次加密一位或一字节的明文。即 对明文按字 符逐位加密 组密码(block cipher):将明文分成固定长度的组， 将明文分成固定长度的组， 组密码 将明文分成固定长度的组 用同一密钥和算法对每一块加密， 用同一密钥和算法对每一块加密，输出也是固定 长度的密文。 长度的密文。
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“魔高一尺，道高一丈” 魔高一尺，道高一丈 魔高一尺
加密密钥 加密过程 明文 x 解密过程 解密密钥 密码破译
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加密与解密
密文 y
二、密码体制 密码体制目前分为单钥密码和双钥密码体 制 ㈠单钥密码体制 也称为对称密码体制，其加密密钥和解密 也称为对称密码体制， 对称密码体制 密钥相同，或者在实质上等同， 密钥相同，或者在实质上等同，即从一个很 容易得出另一个。 容易得出另一个。 它具有两种加密方式： 两种加密方式 它具有两种加密方式：
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常用的密码分析方法有四类：
唯密文攻击(Ciphertextattack)。 唯密文攻击(Ciphertext-only attack)。密 (Ciphertext 码分析者拥有一些消息的密文， 码分析者拥有一些消息同样的加密算法来加密的。密码分析者 的任务是尽可能多地恢复出明文来。当然， 的任务是尽可能多地恢复出明文来。当然， 最好能够得到加密消息所使用的密钥， 最好能够得到加密消息所使用的密钥，以便 利用该密钥尽可能多地去解读其他的密文。 利用该密钥尽可能多地去解读其他的密文。
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二、编码系统与密码系统的关系与区别 密码编码学(Cryptography) (Cryptography): 密码编码学 (Cryptography): 主要研究对 信息进行编码,实现对信息的隐蔽. 信息进行编码,实现对信息的隐蔽. 虽然两 者都可以用于隐藏传输信息， 者都可以用于隐藏传输信息 ， 但是它们采 用的是不同的替换技术。 用的是不同的替换技术。 密码系统中 在密码系统中，明文表示被加密以前的 一组数据， 一组数据 ， 在处理时并不注重它们实际的 编码系统中 含义。 而在编码系统 含义 。 而在 编码系统 中 ， 单词或者词组被 其他的单词或词组所替换， 其他的单词或词组所替换 ， 从而隐藏了它 们的原义。 们的原义。
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密码系统特点： 密码系统特点： 需要改变消息的真实含义， * 需要改变消息的真实含义，成为一堆 乱码 * 要求预先熟悉和掌握必须的密钥 没有密码本，密钥可以经常替换、 * 没有密码本，密钥可以经常替换、 无论消息多长。可以非常方便， * 无论消息多长。可以非常方便，可利 用计算机处理， 用计算机处理，译码速度快 * 比编码系统获得更高的消息安全保护 级别。 级别。
第3章 密码学基础
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一、密码学 密码学是一门研究秘密信息的隐写技术的 密码学是一门研究秘密信息的隐写技术的 学科；密码学技术可以使消息的内容对( 学科；密码学技术可以使消息的内容对(除 发送者和接收者以外的)所有人保密； 发送者和接收者以外的)所有人保密；可以 使接收者验证消息的正确性； 使接收者验证消息的正确性；是解决计算 机与通信安全问题重要技术。 机与通信安全问题重要技术。
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例如，消息： 例如，消息： FIRE THE CORPORATE LAWYER 通过密码系统简单加密变为： 通过密码系统简单加密变为： GJSF UIF OPSQPSBUF MBXZFS 通过编码系统简单加密变为： 通过编码系统简单加密变为： SELL THE CORPORATE DONKEY, 这 单词SELL对应于 对应于FIRE，而DONKEY 里，单词 对应于 ， 则对应于LAWYER。 则对应于 。