密码与解密模型
第7章 网络安全与管理
第7章 网络安全与管理
IP逆 IP的功能是将输入的64位数据块按位重新组合，并把 输出分为L0、R0两部分，每部分各长32位。重新组合的 规则见右下表。将输入的第58位换至第1位，第50位换至 第2位，依此类推。最后一位是原来的第7位。
变换密钥，从而达到保密的目的。传统的加密方法可
分为两大类：代换密码法和转换密码法。
第7章 网络安全与管理 1．代换密码法 在代换密码(Substitution Cipher)中，为了伪装掩 饰每一个字母或一组字母，通常都将字母用另一个字 母或另一组字母代换。古老的恺撒密码术就是如此， 它把a变成D，b变成E，c变为F，依此类推，最后将z 变为C，即将明文的字母移位若干字母而形成密文， 例如将attack变成DWWDFN。这种方法只移位三个字 母，实际上移动几位可由设计者来定。 对这种方法的进一步改进是：把明文的每一个字 母一一映射到其他字母上，例如： 明文：abcdefghijklmnopqrstuvwxyz 密文：QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM
第7章 网络安全与管理(2源自16次迭代接下来是迭代过程．将R0与子密钥k1经密码函数f的运算 得到f(R0，k1)，与L0按位模2加得到Rl，将R0作为L1，就完 成了第一次迭代，依此类推，第i次的迭代可以表示为： Li=Ri-1
Ri=Li-1 xor f(Ri-1,ki)
在迭代过程中，重要的部分是函数f。 f的结构如图7.4所 示。它的功能是利用放大换位表E(如表7．4所示)将32位的Ri1扩展至48位，与子密钥ki按位模2加后，把结果分为8个6位 长的数据块，再分别经选择函数S1S2……S8的变换，产生8个 4位长的块，合为32位，最后经过单纯换位P(见表7．5)得到 输出。
3.4加密与解密第一课时教学设计2023—2024学年教科版(2019)高中信息技术必修1
（1）PPT：制作精美的PPT，展示加密与解密的基本概念、原理和算法，方便学生理解和记忆。
（2）视频：播放与加密与解密相关的视频，如加密技术的发展历程、实际应用案例等，丰富学生的感性认识。
（3）在线工具：利用在线加密与解密工具，让学生实时体验加密与解密过程，提高学生的实践能力。
（3）RSA算法的应用：本节课重点让学生了解RSA算法的原理及其在实际应用中的重要性，如数字签名、加密通信等。
2. 教学难点：
（1）对称加密和非对称加密的原理：学生难以理解对称加密和非对称加密的原理，尤其是非对称加密中公钥和私钥的生成、分发和使用的复杂性。
（2）哈希函数的数学原理：学生难以理解哈希函数的数学原理，如雪崩效应、抗碰撞性等。
二、新课讲授（用时10分钟）
1. 理论介绍：首先，我们要了解加密与解密的基本概念。加密是一种将信息转换为不可读形式的技术，而解密则是将加密后的信息还原为原始形式的技术。加密与解密在信息安全领域具有重要作用，可以保护信息的机密性，防止信息被未经授权的第三方获取。
2. 案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了加密与解密在实际中的应用，以及它们如何帮助我们解决问题。例如，电子邮件加密可以确保邮件内容在传输过程中不被他人窃取，数字签名可以验证信息的完整性和发送者的身份。
2. 设计具体的教学活动
（1）角色扮演：让学生扮演加密与解密的各方角色，如信息发送者、接收者、加密算法开发者等，增进学生对加密与解密技术实际应用的理解。
（2）实验操作：安排实验室实践环节，让学生动手实现加密与解密过程，提高学生的实际操作能力。
（3）游戏设计：设计加密与解密主题的游戏，让学生在游戏中学习加密与解密技术，提高学生的学习兴趣。
加密模型的工作原理
加密模型的工作原理加密模型是一种加密算法，它的主要作用是保障数据传输的安全性和隐私性。
加密模型可以将明文转换为密文，使得第三方无法获取其中的信息，从而避免数据被窃取或篡改。
本文将详细介绍加密模型的工作原理。
一、加密模型的基本概念加密模型的主要目标是保护机密性、完整性和可用性。
机密性是指保护数据不被未经授权的个人或实体访问，完整性是指确保数据在传输过程中不被篡改或破坏，而可用性是指确保只有授权的人员才能访问这些数据。
加密模型是通过一系列数学方法来转换明文数据成为密文，以防止信息泄漏。
其基本原理是通过密码学技术将数据进行转换和加密，从而保障信息的安全性。
加密模型有多种不同的加密算法，每种算法都有其独特的特点和应用场景。
这些算法可以分为对称密码算法和非对称密码算法两类。
二、对称密码算法的工作原理对称密码算法也称为秘密密钥算法，它是一种加密和解密使用相同的密钥加密方法。
在对称密码算法中，发送方和接收方必须在事先约定好使用的密钥。
这个密钥只有两个人知道，其他人无法知道。
对称密码算法的工作原理如下：1.发送方将明文数据和密钥一起作为输入。
2.加密算法将输入的明文数据和密钥进行数学运算，得到加密后的密文，并将其发送给接收方。
3.接收方接收到加密后的密文，并使用相同的密钥和解密算法将密文解密成为明文。
对称密码算法相对来说比较容易实现，加密和解密速度也相对较快，但是其安全性不如非对称密码算法高。
因为在对称加密模型中，只要密钥泄漏，所有的信息都将暴露。
三、非对称密码算法的工作原理非对称密码算法也称为公开密钥算法，它使用一对密钥，分别是公钥和私钥，公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
与对称密码算法不同，非对称密码算法中不需要事先约定共同使用的密钥，因此可以更加安全。
非对称密码算法的工作原理如下：1.发送方使用接收方的公钥对明文进行加密。
2.接收方使用私钥对密文进行解密。
3.接收方也可以使用自己的私钥对明文进行数字签名。
简述公钥密码体制的加密解密模型
公钥密码体制是一种常用的加密解密模型，它涉及到公钥和私钥两种不同的密钥，分别用于加密和解密数据。
在这篇文章中，我将深入探讨公钥密码体制的原理、应用以及安全性，以便读者能够全面了解这一加密解密模型。
### 第一部分：公钥密码体制的原理和基本概念1. 公钥密码体制的定义公钥密码体制是一种使用非对称密钥的加密解密模型，它包括公钥和私钥两种密钥。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
这种非对称密钥的设计使得通讯双方不需要共享相同的密钥，提高了信息安全性。
2. 加密和解密流程在公钥密码体制中，发送者使用接收者的公钥对数据进行加密，而接收者使用自己的私钥进行解密。
这一流程保证了只有接收者能够解密并获取原始数据，从而保护了数据的安全性。
3. 公钥密码体制的应用公钥密码体制被广泛应用于网络通讯、数字签名、加密货币等领域，为信息安全提供了重要保障。
它也为安全传输大量数据提供了有效的技术手段。
### 第二部分：公钥密码体制的安全性分析1. 公钥密码体制的安全性原理公钥密码体制的安全性建立在数学难题的基础上，如大数分解、离散对数等。
这些数学难题被认为是计算机无法在较短时间内解决的问题，因此数据得到了安全的保护。
2. 公钥密码体制的攻击方式尽管公钥密码体制被广泛应用，但也存在一些攻击方式，如中间人攻击、社会工程学攻击等。
这些攻击方式会威胁到公钥密码体制的安全性，因此需要采取相应的防护措施。
### 第三部分：个人观点与总结1. 个人对公钥密码体制的理解我个人认为公钥密码体制是一种非常强大且灵活的加密解密模型，它为信息安全提供了重要保障。
然而，随着计算机技术的发展，我们也需要不断升级和改进公钥密码体制，以应对新的安全挑战。
2. 总结公钥密码体制作为一种非对称加密解密模型，在信息安全领域发挥着重要作用。
通过深入了解其原理、应用和安全性，我们可以更好地理解和应用公钥密码体制，从而保护数据的安全性。
通过以上文章的撰写，我希望能够帮助您更深入地了解公钥密码体制的加密解密模型，并为您提供有价值的参考信息。
第三讲密码术讲解图示
caesar cipher 明文 a 变成了密文 D
替代密码
替代密码(substitution cipher)的原理可用 一个例子来说明。（密钥是 3）
明文 密文
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz DEFGHIJKLMNOtransposition cipher)则是按照某一规则 重新排列消息中的比特或字符顺序。
密钥 CIPHER 顺序 145326 attack 明文 begins atfour
根据英文字母在 26 个字母中的先 后顺序，我们可以得出密钥中的每 一个字母的相对先后顺序。因为密 钥中没有 A 和 B，因此 C 为第 1。 同理，E 为第 2，H 为第 3,……， R 为第 6。于是得出密钥字母的相 对先后顺序为 145326。
输出 R16L16 (64 bit) 密文 Y (64 bit)
K16 (48 bit)
加密分组的链接
加密 明文 X0 初始 向量 X1 X2 X3 密文 Y0 Y1 解密 Y2 Y3
E E E
密钥 D
D
D
D
密钥 E
密文 Y0
Y1
Y2
Y3
明文 X0
X1 X2 X3
…
初始 向量
L0
R0
L1 = R0
f
K1 (48 bit)
R1 = L0 f (R0, K1)
L2 = R1
f
K2 (48 bit)
R2 = L1 f (R1, K2)
L15 = R14
R15 = L14 f (R14, K15)
R16 = L15 f (R15, K16)
代数中关于的密码的模型讲解
向量； • 用加密矩阵左乘每一列向量； • 将新向量的每个分量关于模m取余运算； • 将新向量的每个整数对应于一个字符。 解密过程相反。
定理1 a {0,...,25,}若 a1 {0,25}使得
到第二组中其他字母之后， 而h将降到第三组中，并 且th和he就不再是最众多的字母了。
以上对英语统计的讨论是在仅涉 及26个字母的假设条件 下进行的。实际上消息的构成还包括间隔、标点、数字 等字符。总之，破译密码并不是件很容易的事。
希尔密码
移位密码的一个致命弱点 是明文字符和密文字符有相同 的使用频率,破译者可从统计出来的字符频率中找到规律， 进而找出破译的突破口。要克服这一缺陷，提高保密程度 就必须改变字符间的一一对应。
I. t,a,o,i,n,s,h,r; II. e; III. d,l; IV. c,u,m,w,f,g,y,p,b; V. v,k,j,x,q,z;
不仅单个字母以相当稳定的频率出现，相邻字母对和三字母 对同样如此。
按频率大小 将双字母排列如下： th,he,in,er,an,re,ed,on,es,st,en,at,to,nt,ha,nd,ou,ea,ng,a s,or,ti,is,er,it,ar,te,se,hi,of 使用最多的三字母按频率大小排列如下： The,ing,and,her,ere,ent,tha,nth,was,eth,for,dth
是“猜测”的艺术。“q猜i 测 ”Ap的i 成(i=功1,与2,否…直, 接n)决定着破译的结
果破的。译字希母尔表密 是码怎的样对可关的应确键，的定是 更A明猜为，文测重并文要(i将=字的1密,被是2码,转要…破换设,译成法n。)是成获什几取么维 加向密，量矩即所阵、A对。应
第六章 加密技术
• 随着网络技术的发展， 随着网络技术的发展， 用户之间交流大多数 通过网络进行， 通过网络进行，一个 主要的危险就是所传 送的数据被非法窃听。 送的数据被非法窃听。
• 数据加密技术是保证信息安全的重要手 段之一， 段之一，它不仅具有对信息进行加密的 功能，而且还具有数字签名、身份验证、 功能，而且还具有数字签名、身份验证、 秘密分存、系统安全等功能。 秘密分存、系统安全等功能。保证了信 息的安全性、完整性、正确性。 息的安全性、完整性、正确性。
称为这种密码技术是将字母按照字母这种密码技术是将字母按照字母这种密码技术是将字母按照字母这种密码技术是将字母按照字母表顺序排列并将最后一个和第表顺序排列并将最后一个和第一个字母相连构成一个字母表顺一个字母相连构成一个字母表顺序明文中的每个字母用序明文中的每个字母用它后面的第三个字母的第三个字母来替代构成密文
列 行 A B C D E F G H I J K L M
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZA CDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZAB DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC EFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCD FGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDE GHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEF HIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFG IJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGH JKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHI KLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJ LMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJK MNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKL
Hill密码
--1
B=A （mod m）
12
例： A={ 0 3 }
18
B ={ 0 9 }
有AB = E(mod m)
--1
A可逆， A= B A模ｍ可逆的判定：
A模ｍ可逆的充要条件是，ｍ和|Ａ|没有公共素 数因子。
证明：如果ａｂ＝１（ｍｏｄ ｍ）称ａ模ｍ可逆，ｂ
收到的加密消息。尽管加密消息的办法众所周知，但只
有那些指定的人才能解开它们。这种想法基于这样的事
实：存在数秒内能找到非常大的素数（譬如100位长） 以及使它们相乘的方法，但是，用已知的算法，即使用 最快的计算机也需要数年的时间来分解具有200位的整数。
（2）因此，收到这个消息的人，找到两个较大的素 数p和 q (p，q保密)。
找出元素属于Z26 的所有可能的Hill2 密码加密矩阵，若 截获了如下一段密文
UTCQCVFOYQUVMGMGULFOLEYHDUHOPEASWXTI
FBAMWT 且已知它是根据表1，且按 Hill2 密码体制加密，你能否将 其解密？
六：RSA公钥加密方案。 1：原理 （1）这是一种每个人都公开知道如何解开他或她所
72 mod 85=13 M
6：任务： （1）：当n=85，r=3时用RSA方案确定发送电文
CHINA。 （2）：当p=5，q=17，r=3时用RSA方案对接收52和
72解密。 （3）：在RSA方案中，当p=5，q=17，r=5时，确定s
的值；问如取r=4来解密，能否可行？
m为1，r 的这个幂指数的前一个的幂 的 mod m就是s 。
4
3
例：r = 3 ， m = 16 有3 = 1（mod 16） 则有s = 3
《网络安全知识》判断题
《网络安全知识》判断题1、在使用网络和计算机时,我们最常用的认证方式是用户名/口令认证. 1、错误2、正确正确答案为：B2、公钥密码体制有两种基本的模型：一种是加密模型，另一种是解密模型。
1、错误2、正确正确答案为：A3、文件拥有者可以决定其他用户对于相应的文件有怎么样的访问权限，这种访问控制是基于角色的访问控制。
1、错误2、正确正确答案为：A4、文件拥有者可以决定其他用户对于相应的文件有怎么样的访问权限，这种访问控制是自主访问控制.1、错误2、正确正确答案为:B1、云计算的特征分别为按需自服务,宽度接入,资源池虚拟化，架构弹性化以及服务计量化。
1、错误2、正确正确答案为:B2、自主访问控制（DAC)是基于对客体安全级别与主体安全级别的比较来进行访问控制的。
1、错误2、正确正确答案为：A3、安全信息系统获取的基本原则包括符合国家、地区及行业的法律法规,符合组织的安全策略与业务目标.1、错误2、正确正确答案为：B4、备份策略是一系列原则，包括数据备份的数据类型，数据备份的周期以及数据备份的储存方式。
1、错误2、正确正确答案为：B5、习近平总书记担任中共中央网络安全和信息化领导小组组场以来，我国信息化形势越来越好,国家对于信息化也越来越重视.1、错误2、正确正确答案为：B1、服务式攻击就是让被攻击的系统无法正常进行服务的攻击方式。
1、错误2、正确正确答案为:A2、《网络安全法》只能在我国境内适用。
1、错误2、正确正确答案为：A3、棱镜门事件的发起人是英国。
1、错误2、正确正确答案为：A4、大数据已经深入到社会的各个行业和部门，也将对社会各方面产生更重1、错误2、正确正确答案为：B5、打电话诈骗密码属于远程控制的攻击方式。
1、错误2、正确正确答案为：A1、通过网络爬虫等方式获取数据，是数据收集其中一种方式叫网络数据采集。
1、错误2、正确正确答案为：B2、一般认为，未做配置的防火墙没有任何意义。
1、错误2、正确正确答案为：B3、ETSI专门成立了一个专项小组叫M2M TC。
3.4加密与解密授课教学设计2023—2024学年上学期(教科版(2019))高中信息技术必修1
-引导学生通过小组讨论和实践操作，深入探究哈希函数的应用。
-利用模拟软件或编程实验，让学生亲手生成数字签名和数字证书，增强理解。
-提供课后辅导资料和在线资源，供学生课后深入学习。
教学方法与手段
1.教学方法：
-讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握加密与解密的基本概念、原理和应用。
重点难点及解决办法
1.重点：
-加密与解密的基本概念及应用。
-对称加密与非对称加密的原理和操作。
-哈希函数在加密中的应用。
-数字签名与数字证书的作用。
2.难点：
-理解对称加密与非对称加密的数学原理。
-哈希函数的算法实现及其在加密过程中的应用。
-数字签名与数字证书的生成和验证过程。
3.解决办法：
-通过生活中的实例和动画演示，帮助学生直观理解加密与解密的概念。
3.课后反馈
教师应主动与学生沟通，了解学生对课堂内容和作业的掌握情况，及时调整教学方法和策略。通过与学生的交流，教师可以了解学生的学习需求和困惑，为后续教学提供有益的参考。
4.教学反思
教师应在课后进行教学反思，总结教学过程中的优点和不足，不断提升教学质量。在反思中，教师应关注教学内容的设计、教学方法的运用、学生的学习反馈等方面，找出存在的问题，并思考解决办法。通过教学反思，教师可以不断优化教学过程，提高教学效果。
3.加密与解密案例分析（20分钟）
目标：通过具体案例，让学生深入了解加密与解密的特性和重要性。
过程：
选择几个典型的加密与解密案例进行分析。
详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解加密与解密的多样性或复杂性。
引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用加密与解密解决实际问题。
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密码学的基本概念
• 密码学基本模型
Key 加密密匙 发 送 方
Plaintext 明文 Encryption Ciphertext 密文
Key 解密密匙
Decryption 解密
Plaintext 明文
加密
不安全信道
密码分析
接 收 方
加密：c= EK (m)
解密：m= DK (c)
（Cryptanalysis）
置换密码
置换密码是一个最容易实现而且最为人们 熟悉的密码，它只需要把每个字母由某个 其他字母来替换而形成密文。替换的规律 可以是随机的或者是系统的。
总共有26！种可能的密码！
Gaius Julius Caesar
置换密码
Caesar 密码
密码本 密文 明文 密文
A B C D E F G H I J K 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
c ap b(modm) 其中自然数a必需与模m互素
在上面例子移位置换密码下，明文中相邻的字母对应的 密文字母也是相邻的，如A和B对应的密文字母分别为D和E, 但在仿射变换下，c 3 p 5(mod 26) 对应的密文字母分别为 F((3*0+5)mod26=5=F)和I，它们有3个字母的间隔(a=3)
Around the 16th century, as the basic system, a mechanical means of encryption to make a secret password table and the secret codes has made cryptography developed.
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
Caesar
Fdhvdu
was
zdv d
a
great
soldier
juhdw vroglhu Mod 26
CAESAR 密码 ：
c=( m+ 3)
仿射变换密码
上面移位置换密码的一个简单变种就是仿射变换密码， 其数学表示为
• 明文用M（Message，消息）或P（Plaintext，明文） 表示，它可能是比特流、文本文件、位图、数字化的 语音流或者数字化的视频图像等。 • 密文用C（Cipher）表示，也是二进制数据，有时和M 一样大，有时稍大。通过压缩和加密的结合，C有可能 比P小些。 • 加密函数E作用于M得到密文C，用数学公式表示为：E （M）=C。解密函数D作用于C产生M，用数据公式表示 为：D（C）=M。先加密后再解密消息，原始的明文将 恢复出来破译此文 FSFPR EDLFS HRLER KFXRS KTDMM PRRKF SFUXA FSDHK FSPVM RDSKA RLVUU RRIFE FKKAN EHOFZ FUKRE SVVS
假设此问题由26个英文字母组成，取m=26.由于与26互素，a有12种 不同的取法，b有26种不同的取法，所以放射变换有12*26=321种。 可采取穷举法来破译。 可以用频率法，即密文中出现次数最多的字母与英文中最常见的字母 对应。
在密文中 F：出现12次 R：出现12次 S：出现9次 K：出现8次 在平常统计中 E：出现频率 13.04% T：出现频率 13.04% Z：出现频率 0.08%
（1）如令F (5)对应E (5), R(17)对应T (19), 得同余式 5 4a b (mod 26) 17 19a b (mod 26) 这样有： 12 15a (mod 26) 所以：a 15-1 12 (mod 26) 7 12 (mod 26) 6 (mod 26) a=6与26不互素，所以无法对密文解密。
仿射变换的解密公式可通过求解同余方程得到 ap c b (mod m) 记整数a关于模m的同余逆为a 1 ,即aa 1 1 (mod m), 对上式两边同乘a 1 , 得 p a 1 (c b) (mod m) Remark: 只有a与m互素，才可能存在a关于模m的同余逆a 1
The history
Password as a technology in the military and political struggle, has a thousand years of history. Since human beings have a war, password naturally appears. From 4000 thousands years ago to 14th century BC, they used artificial means to encrypt ，called classical cryptography .
DES(data encryption standard ) and public key system were two exotic blooming flowers on the cryptography groud.
These two almost came at the same time, the former was promoted by IBM and the later came from a famous scientific paper “New Directions in Crytagraphy” by Diffie W. and Hellman M.E.
（2）如令R(17)对应E (5), S (18)对应T (19), 得同余式 17 4a b (mod 26) 18 19a b (mod 26) 这样有： 1 15a (mod 26) 所以：a 15-1 1 (mod 26) 7 1 (mod 26) 7 (mod 26) a=7 b 17-4 7 (mod 26) 11 (mod 26) 15(mod 26) 我们可得到 加密公式: c 7 p 15 (mod 26) 解密公式: p 15c 9 (mod 26)