浅谈信息论在密码学中的应用

密码学的发展历史与在战争中的应用

密码学的发展历史与在战争中的应用摘要:本文分为两部分，一部分阐述了密码学的发展历史，分别介绍了古代加密方法、古典密码和近代密码，对不同阶段分别进行了详细的介绍，其中的许多方法至今沿用，对古代人们对密码学的应用进行了举例说明。另一部分介绍了密码学在战争的应用案例，通过甲午战争、抗日战争等说明了密码学在战争中的重要作用。密码学包括密码编制学和密码分析学这两个相互独立又相互依存的分支。从其发展来看，可分为古典密码——以字符为基本加密单元的密码，以及现代密码——以信息块为基本加密单元的密码。密码学的发展大致经过了三个历史阶段：古代加密方法、古典密码和近代密码。古代加密方法（手工阶段）存于石刻或史书中的记载表明许多古代文明，包括埃及人、希伯来人、亚述人都在实践中逐步发明了密码系统。从某种意义上说，战争是科学技术进步的催化剂。人类自从有了战争，就面临着通信安全的需求，密码作为一种技术源远流长。古代加密方法大约起源于公元前440年出现在古希腊战争中的隐写术。当时为了安全的传送军事情报，奴隶主剃光奴隶的头发，将情报写在努力的光头上，待头发长起后将奴隶送到另一个部落，再次剃光头发，原有的信息复现出来，从而实现这两个部落的秘密通信。我国古代也早有以藏头诗、藏尾诗、漏格诗以及回话等形式，将要表达的真正意思或“密语”隐藏在诗文或画卷中特定位置的记载，一般人只注意诗或画的表面意境，而不去注意或难于发现隐藏在其中的“话外之音”。

由上可见，自从有了文字和书写以来，为了某种需要人们总是尽力隐藏书面形式的信息，以起到摆正信息安全的目的。这些古代加密方法体现了后来发展起来的密码学的若干要素，但是只能限制在一定范围内（只知道保密构造方法的人）使用。古代加密方法主要基于手工的方式实现，因此，称为密码学发展的手工阶段。以今天的眼光来看，古代加密方法通常原理简单、变化量小、时效性较差。古典密码（机械阶段）古典密码的加密方法一般是文字置换，使用手工或机械变换的方式实现。古典密码系统已经初步体现出近代密码系统的雏形，他比古代加密方法更复杂，但其变化量仍然比较小。古典密码的代表密码体制主要有：单表代替密码、多表代替密码以及转轮密码。阿拉伯人是第一个清晰的理解密码学原理的人，他们设计并且使用代替和换位加密，并且发现了密码分析中的字母频率分布关系。欧洲的密码学起源于中世纪的罗马和意大利。到了1986年，密码系统在外交通信中已得到普遍适用，且已成为类似应用中的宠儿。当时，密码系统主要用于军事通信，如在美国国内战争期间，联邦军广泛的使用换位加密；联合军密码分析人员破译了截获的大部分联邦军密码，处于绝望中的联邦军有时在报纸上公布联合军的密码，请求读者帮助分析。到了20世纪20年代，随着机械和机电技术的成熟，以及电报和无线电需求的出现，引起了密码设备方面的一场革命——发明了轮转

信息论与编码在处理网络问题中的应用报告

信息论与编码在处理网络问题中的应用摘要随着计算机技术、通信技术和网络技术等信息技术的快速发展，信息技术已经成为当今社会应用范围最广的高新技术之一。信息论是信息技术的主要理论技术基础之一，它的一些基本理论在通信、计算机、网络等工程领域中得到了广泛的应用。其中信息论与编码与网络结合的更为紧密，在网络方面得到了广泛的应用。本文主要从这个方面作为切入点，介绍了信息论与编码在网络编码、基于网络编码的路由选择、在网络安全方面的放窃听的网络编码，还有就是在网络数据挖掘这方面的应用。 1.引言人类社会的生存和发展无时不刻都离不开信息的获取、传递、再生、控制和利用。信息论正式一门把信息作为研究对象的科学，以揭示信息的本质特性和规律为基础，应用概率论。随机过程和树立统计等方法来研究信息的存储、传输、处理、控制和利用。它主要研究如何提高信息系统的可靠性、有效性、保密性和认证性，以使信息系统最优化。许多科学技术问题（如无线电通讯、电视、遥测、图像和声音识别等）都必须以信息论为理论指导才能很好地解决。信息论的研究对象又可以是广义的信息传输和信息处理系统。从最普通的电报、电话、传真、电视、雷达、声纳,一直到各类生物神经的感知系统,以及大到人类社会系统,可以用同一的信息论观点加以阐述,?都可以概括成某种随机过程或统计学的数学模型加以深入研究。 2.概述 2.1信息与信息论 1948年6月和10月香农在贝尔实验室出版的著名的《贝尔系统技术》杂志上发表了两篇有关《通信的数学理论》的文章。在这两篇文章中，他用概率测度和数理统计的方法系统的讨论了通信得基本问题，首先严格定义了信息的度量—

—熵的概念，又定义了信道容量的概念，得出了几个重要而带有普遍意义的结论，并由此奠定了现代信息论的基础。 Shannon理论的核心是：揭示了在通信系统中采用适当的编码后能够实现高效率和高可靠地传输信息，并得出了信源编码定理和信道编码定理。从数学观点看，这些定理是最优编码的存在定理。但从工程观点看，这些定理不是结构性的，不能从定理的结果直接得出实现最优编码的具体途径。然而，它们给出了编码的性能极限，在理论上阐明了通信系统中各种因素的相互关系，为人们寻找出最佳通信系统提供了重要的理论依据。而其理论到目前主要经历了以下几个方面的发展：Shannon信息理论的数学严格化、无失真信源编码定力和技术的发展、信道纠错编码的发展、限失真信源编码的提出和发展、多用户、网络信息论的发展、信息保密与安全理论的提出与发展，从此以后，纠错码和密码学相结合的研究迅速发展起来。 2.2网络与信息论网络信息论的发展前期是多用户信息论，在20世纪70、80年代有很大的发展，当时的多用户信息论已具有网络结构的特征，其中的信源与信道模型已具有多数人多输出的结构，对信道还有并联与串联的结构等模型，多用户信息论就是解决这些模型的编码问题，一时成为信息论研究的热点问题。到20世纪90年代，由于网络通信的兴起，网络模型远比多用户模型复杂，网络中的通信、数据压缩、资源共享与安全管理将是信息论发展的重要领域。 2.3网络编码 2000 年Ahlswede 等人首次提出了网络编码理论, 通过网络编码可以实现网络流量的最大化.2003年, Li , Yeung 和Cai证明了线性网络编码就可以实现网络的最大流.随后T .Ho 等人提出了随机网络编码理论, 其思想是在网络中参与传输的节点, 其输出信道上传输的数据是该点多条输入信道上传输的数据的随机线性组合, 他们并且证明了接收节点能以很大的概率正确恢复出信源所发送的信息. 传统的通信网络传送数据的方式是存储转发，即除了数据的发送节点和接收节点以外的节点只负责路由，而不对数据内容做任何处理，中间节点扮演着转发

信息论的应用

学号：201122010835 姓名：李毅信息论在图像处理中的应用摘要：把信息论的基本原理应用到图像处理中具有十分重要的价值。本文主要从评估图像捕捉部分性能的评估、图像分割算法这两个个方面阐述信息论在图像处理中的应用。通过理论分析来说明使用信息论的基本理论对图像处理的价值。关键字：信息论；图像捕捉；图像分割第1章引言随着科学技术的不断发展，人们对图形图像认识越来越广泛，图形图像处理的应用领域也将随之不断扩大。为了寻找快速有效的图像处理方法，信息理论越来越多地渗透到图像处理技术中。文章介绍了信息论基本理论在图像处理中的应用，并通过理论分析说明其价值。把通信系统的基本理论信息论应用于采样成像系统，对系统作端到端的系统性能评价，从而优化采样成像系统的设计，是当前采样成像系统研究的分支之一。有些图像很繁杂，而我们只需要其中有意义的一部分，图像分割就是将图像分为一些有意义的区域，然后对这些区域进行描述，就相当于提取出某些目标区域图像的特征，随后判断这些图像中是否有感兴趣的目标。第2章图像捕捉部分性能评估 2.1 图像捕捉的数学模型图像捕捉过程如图1所示。G 为系统的稳态增益，),(y x p 是图像捕捉设备的空间响应函数，),(y x n p 是光电探索的噪声。),(y x comb 代表采样网格函数，),(),,(y x s y x o 分别为输入、输出信号。在这种模型下的输出信号 ),(),()],(),([),(y x n y x comb y x p y x Go y x s p +*= 其中，∑--= n m n y m x y x comb ,),(),(δ，代表在直角坐标系下，具有单位采样间隔的采样设备的采样函数。

现代密码学学习心得

混合离散对数及安全认证摘要：近二十年来，电子认证成为一个重要的研究领域。其第一个应用就是对数字文档进行数字签名，其后Chaum希望利用银行认证和用户的匿名性这一性质产生电子货币，于是他提出盲签名的概念。对于所有的这些问题以及其他的在线认证，零知识证明理论成为一个非常强有力的工具。虽然其具有很高的安全性，却导致高负荷运算。最近发现信息不可分辨性是一个可以兼顾安全和效率的性质。本文研究混合系数的离散对数问题，也即信息不可识别性。我们提供一种新的认证，这种认证比因式分解有更好的安全性，而且从证明者角度看来有更高的效率。我们也降低了对Schnorr方案变形的实际安全参数的Girault的证明的花销。最后，基于信息不可识别性，我们得到一个安全性与因式分解相同的盲签名。 1．概述在密码学中，可证明为安全的方案是一直以来都在追求的一个重要目标。然而，效率一直就是一个难以实现的属性。即使在现在对于认证已经进行了广泛的研究，还是很少有方案能兼顾效率和安全性。其原因就是零知识协议的广泛应用。身份识别：关于识别方案的第一篇理论性的论文就是关于零知识的，零知识理论使得不用泄漏关于消息的任何信息，就可以证明自己知道这个消息。然而这样一种能够抵抗主动攻击的属性，通常需要许多次迭代来得到较高的安全性，从而使得协议或者在计算方面，或者在通信量方面或者在两个方面效率都十分低下。最近，poupard和stern提出了一个比较高效的方案，其安全性等价于离散对数问题。然而，其约减的代价太高，使得其不适用于现实中的问题。几年以前，fiege和shamir就定义了比零知识更弱的属性，即“信息隐藏”和“信息不可分辨”属性，它们对于安全的识别协议来说已经够用了。说它们比零知识更弱是指它们可能会泄漏秘密消息的某些信息，但是还不足以找到消息。具体一点来说，对于“信息隐藏”属性，如果一个攻击者能够通过一个一次主动攻击发现秘密消息，她不是通过与证明者的交互来发现它的。而对于“信息不可分辨”属性，则意味着在攻击者方面看来，证据所用的私钥是不受约束的。也就是说有许多的私钥对应于一个公钥，证据仅仅传递了有这样一个私钥被使用了这样一个信息，但是用的是哪个私钥，并没有在证据传递的信息中出现。下面，我们集中考虑后一种属性，它能够提供一种三次传递识别方案并且对抗主动攻击。Okamoto 描述了一些schnorr和guillou-quisquater识别方案的变种，是基于RSA假设和离散对数子群中的素数阶的。随机oracle模型：最近几年，随机oracle模型极大的推动了研究的发展，它能够用来证明高效方案的安全性，为设计者提供了一个有价值的工具。这个模型中理想化了一些具体的密码学模型，例如哈希函数被假设为真正的随机函数，有助于给某些加密方案和数字签名等提供安全性的证据。尽管在最近的报告中对于随机oracle模型采取了谨慎的态度，但是它仍然被普遍认为非常的有效被广泛的应用着。例如，在这个模型中被证明安全的OAPE加密

国内外密码学发展现状

国内外密码学发展现状简述国内外密码学发展现状一、近年来我国本学科的主要进展我国近几年在密码学领域取得了长足进展，下面我们将从最新理论与技术、最新成果应用和学术建制三个方面加以回顾和总结。 (一)最新理论与技术研究进展我国学者在密码学方面的最新研究进展主要表现在以下几个方面。 (1)序列密码方面，我国学者很早就开始了研究工作，其中有两个成果值得一提:1、多维连分式理论，并用此理论解决了多重序列中的若干重要基础问题和国际上的一系列难题。2、20世纪80年代，我国学者曾肯成提出了环导出序列这一原创性工作，之后戚文峰教授领导的团队在环上本原序列压缩保裔性方面又取得了一系列重要进展。 (2)分组密码方面，我国许多学者取得了重要的研究成果。吴文玲研究员领导的团队在分组密码分析方面做出了突出贡献，其中对NESSIE工程的候选密码算法NUSH的分析结果直接导致其在遴选中被淘汰;对AES、Camellia、SMA4等密码算法做出了全方位多角度的分析，攻击轮数屡次刷新世界纪录。 (3)Hash函数(又称杂凑函数)方面，我国学者取得了一批国际领先的科研成果，尤其是王小云教授领导的团队在Hash函数的安全性分析方面做出了创新性贡献:建立了一系列杂凑函数破解的基本理论，并对多种Hash函数首次给出有效碰撞攻击和原像攻击。 (4)密码协议方面，我国学者的成果在国际上产生了一定的影响，其中最为突出的是在重置零知识方面的研究:构造了新工具，解决了国际收那个的两个重要的猜想。

(5)PKI技术领域，我国学者取得了长足的发展，尤其是冯登国教授领导的团队做出了重要贡献:构建了具有自主知识产权的PKI模型框架，提出了双层式秘密分享的入侵容忍证书认证机构(CA)，提出了PKI实体的概念，形成了多项国家标准。该项成果获得2005年国家科技进步二等奖。 (6)量子密码方面，我国学者在诱骗态量子密码和量子避错码等方面做出了开创性工作;在协议的设计和分析方面也提出了大量建设性意见。 (7)实验方面，主要有郭光灿院士领导的团队和潘建伟教授领导的团队取得了一些令人瞩目的成绩，其中的“量子政务网”和“量子电话网”均属世界首创。 (二)最新成果应用进展 2009年是我国《商用密码管理条例》发布实施10周年。10年来我国的商用密码取得了长足发展。尤其值得一提的是可信计算和WAPI方面的密码应用。 (1)通过在可信计算领域中的密码应用推广，推出了我国自主的《可信计算密码支撑平台功能与接口规范》，大大提升了我国密码算法的应用水平和密码芯片的设计和研制水平。 (2)我国自主研发的宽带无线网络WAPI安全技术，弥补了同类国际标准的安全缺陷，形成并颁布了两项国家标准;其中的加密算法采用了自主研发的分组密码算法SMS4。该成果2005年获得国家发明二等奖。二、密码学的发展趋势和展望 (1)密码的标准化趋势。密码标准是密码理论与技术发展的结晶和原动力，像AES、NESSE、eSTREAM和SHA 3等计划都大大推动了密码学的研究。 (2)密码的公理化趋势。追求算法的可证明安全性是目前的时尚，密码协议的形式化分析方法、可证明安全性理论、安全多方计算理论和零知识证明协议等仍将是密码协议研究的主流方向。

现代密码学课后题答案

《现代密码学习题》答案第一章判断题 ×√√√√×√√ 选择题 1、1949年，（ A ）发表题为《保密系统的通信理论》的文章，为密码系统建立了理论基础，从此密码学成了一门科学。 A、Shannon B、Diffie C、Hellman D、Shamir 2、一个密码系统至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密钥5部分组成，而其安全性是由（ D）决定的。 A、加密算法 B、解密算法 C、加解密算法 D、密钥 3、计算和估计出破译密码系统的计算量下限，利用已有的最好方法破译它的所需要的代价超出了破译者的破译能力（如时间、空间、资金等资源），那么该密码系统的安全性是（ B ）。 A无条件安全B计算安全C可证明安全D实际安全 4、根据密码分析者所掌握的分析资料的不通，密码分析一般可分为4类：唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击，其中破译难度最大的是（ D ）。 A、唯密文攻击 B、已知明文攻击 C、选择明文攻击 D、选择密文攻击填空题： 5、1976年，和在密码学的新方向一文中提出了公开密钥密码的思想，从而开创了现代密码学的新领域。 6、密码学的发展过程中，两个质的飞跃分别指 1949年香农发表的保密系统的通信理论和公钥密码思想。 7、密码学是研究信息寄信息系统安全的科学，密码学又分为密码编码学和密码分析学。 8、一个保密系统一般是明文、密文、密钥、加密算法、解密算法 5部分组成的。 9、密码体制是指实现加密和解密功能的密码方案，从使用密钥策略上，可分为对称和非对称。 10、对称密码体制又称为秘密密钥密码体制，它包括分组密码和序列密码。第二章判断题： ×√√√ 选择题： 1、字母频率分析法对（B ）算法最有效。 A、置换密码 B、单表代换密码 C、多表代换密码 D、序列密码 2、（D）算法抵抗频率分析攻击能力最强，而对已知明文攻击最弱。 A仿射密码B维吉利亚密码C轮转密码D希尔密码

信息论应用调研报告

信息论基础调研报告一.信息论的起源：信息论理论基础的建立，一般来说开始于1948年美国数学家香农在《贝尔系统电话杂志》发表题为“通信的数学理论”的长篇论文。这篇论文以概率论为工具，深刻阐释了通信工程的一系列基本理论问题，给出了计算信源信息量和信道容量的方法和一般公式，得出了一组表征信息传递重要关系的编码定理，从而创立了信息论。信息论自诞生到现在不过60多年，在人类科学史上是相当短暂的。但它的发展对学术界以及人类社会的影响是相当广泛和深刻的。信息作为一种资源，如何开发、利用、共享，是人们普遍关心的问题。信息论是研究信息的传输、存储和处理的学科，亦称“信息论”为“通信的数学理论”。它主要研究在通信系统设计中如何实现信息传输的有效性和可靠性。因此，信息论与通信技术、统计数学信号处理等密切相关。二.信息技术的发展：现代信息论其实是从上世纪二十年代奈奎斯特和哈特莱的研究开始的，他们最早开始研究了通信系统传输信息的能力，并且试图度量系统的信道容量。香农于1940年在普林斯顿高级研究所期间开始思考信息论与有效通信系统的问题。经过8年的努力，1948年，来自贝尔研究所的Claude Shannon（克劳德·香农）的《通信的数学理论》论文公诸于世，从此宣告了崭新的一门关于信息发面的学科──信息论的诞生。1949年，香农又在该杂志上发表了另一著名论文《噪声下的通信》。在这两篇论文中，香农阐明了通信的基本问题，给出了通信系统的模型，提出了信息量的数学表达式，并解决了信道容量、信源统计特性、信源编码、信道编码等一系列基本技术问题。两篇论文成为了信息论的奠基性著作。这两篇论文一起阐述了现代信息论的基础。并且香农开始创造性的定义了“信息”。信息论自从二十世纪四十年代中叶到二十一世纪初期，现已成为一门独立的理论科学，他给出一切传输、存储、处理信息系统的一般理论，并指出，实现有效、可靠地传输和存储信息的途径是走数字化的道路。这是通信技术领域数字化革命的数学或理论基础。1946年的计算机和1947年晶体管的诞生和相应技术的发展，是这一革命的物理或物质基础。信息论是在长期的通信工程实践和理论研究的基础上发展起来的。 20世纪50年代，包括香农在内的一些科学家做了大量的工作，发表了许多重要文章，将香农的科学论断进一步推广，同时信道编码理论有了较大的发展。20世纪60年代，信道编码技术已经成为信息论的又一重要分支。它把代数方法引入到纠错码的研究，使分组码技术达到了高峰，找到了可纠正多个错误的码，并提出了可实现的译码方法。其次是卷积码和概率译码有了重大突破，提出了序列译码和维特比译码方法。 1961年，香农的重要论文“双路通信信道”开拓了多用户信息理论的研究。到70年代，由于数字计算机的广泛应用，通讯系统的能力也有很大提高，如何

现代密码学教程课后部分答案考试比用

第一章 1、1949年，（A ）发表题为《保密系统的通信理论》的文章，为密码系统建立了理论基础，从此密码学成了一门科学。 A、Shannon B、Diffie C、Hellman D、Shamir 2、一个密码系统至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密钥5部分组成，而其安全性是由（D）决定的。 A、加密算法 B、解密算法 C、加解密算法 D、密钥 3、计算和估计出破译密码系统的计算量下限，利用已有的最好方法破译它的所需要的代价超出了破译者的破译能力（如时间、空间、资金等资源），那么该密码系统的安全性是（B ）。 A无条件安全B计算安全C可证明安全D实际安全 4、根据密码分析者所掌握的分析资料的不同，密码分析一般可分为4类：唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击，其中破译难度最大的是（D ）。 A、唯密文攻击 B、已知明文攻击 C、选择明文攻击 D、选择密文攻击 5、1976年，W.Diffie和M.Hellman在密码学的新方向一文中提出了公开密钥密码的思想，从而开创了现代密码学的新领域。 6、密码学的发展过程中，两个质的飞跃分别指1949年香农发表的保密系统的通信理论和公钥密码思想。 7、密码学是研究信息及信息系统安全的科学，密码学又分为密码编码学和密码分析学。 8、一个保密系统一般是明文、密文、密钥、加密算法、解密算法5部分组成的。 9、密码体制是指实现加密和解密功能的密码方案，从使用密钥策略上，可分为对称和非对称。 10、对称密码体制又称为秘密密钥密码体制，它包括分组密码和序列密码。第二章 1、字母频率分析法对（B ）算法最有效。 A、置换密码 B、单表代换密码 C、多表代换密码 D、序列密码 2、（D）算法抵抗频率分析攻击能力最强，而对已知明文攻击最弱。 A仿射密码B维吉利亚密码C轮转密码D希尔密码 3、重合指数法对（C）算法的破解最有效。 A置换密码B单表代换密码C多表代换密码D序列密码 4、维吉利亚密码是古典密码体制比较有代表性的一种密码，其密码体制采用的是（C ）。 A置换密码B单表代换密码C多表代换密码D序列密码 5、在1949年香农发表《保密系统的通信理论》之前，密码学算法主要通过字符间的简单置换和代换实现，一般认为这些密码体制属于传统密码学范畴。 6、传统密码体制主要有两种，分别是指置换密码和代换密码。 7、置换密码又叫换位密码，最常见的置换密码有列置换和周期转置换密码。 8、代换是传统密码体制中最基本的处理技巧，按照一个明文字母是否总是被一个固定的字母代替进行划分，代换密码主要分为两类：单表代换和多表代换密码。 9、一个有6个转轮密码机是一个周期长度为26 的6次方的多表代替密码机械装置。第四章 1、在（ C ）年，美国国家标准局把IBM的Tuchman-Meyer方案确定数据加密标准，即DES。 A、1949 B、1972 C、1977 D、2001 2、密码学历史上第一个广泛应用于商用数据保密的密码算法是（B ）。 A、AES B、DES C、IDEA D、RC6 3、在DES算法中，如果给定初始密钥K，经子密钥产生的各个子密钥都相同，则称该密钥K为弱密钥，DES算法弱密钥的个数为（B ）。 A、2 B、4 C、8 D、16

信息论基础理论与应用考试题及答案

信息论基础理论与应用考试题一﹑填空题（每题2分，共20分） 1.信息论研究的目的就是要找到信息传输过程的共同规律，以提高信息传输的（可靠性）﹑（有效性）﹑保密性和认证性，使信息传输系统达到最优化。（考点：信息论的研究目的） 2.电视屏上约有500×600=3×510个格点，按每点有10个不同的灰度等级考虑，则可组成5 31010?个不同的画面。按等概计算，平均每个画面可提供的信息量约为（610bit /画面）。（考点：信息量的概念及计算） 3.按噪声对信号的作用功能来分类信道可分为（加性信道）和（乘性信道）。（考点：信道按噪声统计特性的分类） 4.英文电报有32个符号（26个英文字母加上6个字符），即q=32。若r=2，N=1，即对信源S 的逐个符号进行二元编码，则每个英文电报符号至少要用（5）位二元符号编码才行。（考点：等长码编码位数的计算） 5.如果采用这样一种译码函数，它对于每一个输出符号均译成具有最大后验概率的那个输入符号，则信道的错误概率最小，这种译码规则称为（最大后验概率准则）或（最小错误概率准则）。（考点：错误概率和译码准则的概念） 6.按码的结构中对信息序列处理方式不同，可将纠错码分为（分组码）和（卷积码）。（考点：纠错码的分类） 7.码C=｛（0，0，0，0），（0，1，0，1），（0，1，1，0），（0，0，1，1）｝是（（4， 2））线性分组码。（考点：线性分组码的基本概念） 8.定义自信息的数学期望为信源的平均自信息量，即（11()log ()log ()()q i i i i H X E P a P a P a =??==-????∑）。

密码学发展史

密码学发展简史学院：数学与统计学院专业：信息与计算科学学生：卢富毓学号：20101910072 密码是什么？什么是密码学？信息泛指人类社会传播的一切内容。人通过获得、识别自然界和社会的不同信息来区别不同事物，得以认识和改造世界。而密码便是对信息进行隐藏的一种手段。它既是一种工具又是一门艺术。《破译者》一书说：“人类使用密码的历史几乎与使用文字的时间一样长。”因为自从有了文字以来，人们为了某种需要总是想方设法隐藏某些信息，以起到保证信息安全的目的。人们最早为了包通信的机密，通过一些图形或文字互相传达信息的密令。连闯荡江湖的侠士和被压迫起义者各自有一套秘密的黑道行话和地下联络的暗语。而在今天信息泛滥的计算机世界里，如何保护好自己的重要信息不被泄露，保护自己的通讯不被窃听等一系列与信息有关的内容中，同样需要一个较好的密码协议来完成对信息的私密化！可以看出密码学在不同的时代里有着不同的诠释。所以密码学是一门既古老又新兴的学科。古典密码学密码学大致可以分为五个时期： 1、第一阶段从古代到1949，这一时期称为古典密码时期，密码学可以说是一门艺术，而不是一种学科。(发展缓慢) 2、第二阶段是从1949年到1976年，这一时期，由香浓发表的“保密系统的信息理论”一文产生了信息论，信息论为对称密码系统建立了理论基础，从此密码学成为一门学科。 3、第三个阶段是从1976年到1984年。1976年Diffie和Hellman发表了《密码学新方向》一文，从而导致了密码学上的一场革命。他们首次证明了发送端和接收端无密钥传输的保密通讯是可能的，从而开创了公钥密码学的新纪元。 4、第四个阶段是从1984年至今，1984年Goldwasser和Micali首次提出了证明安全的思想。他们讲概率论中的东西引入到密码学，在计算复杂度理论假设下，安全性是可以证明的。 5、第五个阶段，这是我个人认为有必要写出来的——两字密码学时期：当量子计算机大量的投入使用后，可以预见好多目前主流的加密算法将不再实用，新的方案新的体系将被人们发现利用。公元前400年，斯巴达人就发明了“塞塔式密码”，即把长条纸螺旋形地斜绕在一个多棱棒上，将文字沿棒的水平方向从左到右书写，写一个字旋转一下，写完一行再另起一行从左到右写，直到写完。解下来后，纸条上的文字消息杂乱无章、无法理解，这就是密文,但将它绕在另一个同等尺寸的棒子上后，就能看到原始的消息。这是最早的密码技术。

信息论概述及其应用.docx

信息论概述及其应用信息的概念人类从产生的那天起,就生活在信息的海洋之中。人类社会的生存和发展,无时无刻都离不开接收信息,传递信息,处理信息和利用信息。比如原始人的“结绳记事”也许是最初期的表达,存储和传送信息的办法,古代的“烽火告警”是一种最早的快速,远距离的传递信息的方式。近现代以来,由于电子计算机的迅速发展和广泛应用,尤其个人微型计算机得以普及,大大提高了人们处理加工信息,存储信息及控制和管理信息的能力。随着计算机技术,微电子技术,传感技术,激光技术,卫星通讯,移动通讯等等新技术的发展和应用,尤其是近年来以计算机为主体的互联网技术的兴起与发展,他们相互结合,相互促进,以前所未有的的威力推动着人类经济和社会的高速发展。这是这些现代新科学,新技术,将人类社会推入到高度信息化时代。信息与信号,消息的比较消息是信息的数学载体,信号是信息的物理载体。信号是具体的,物理的消息是具体的,非物理的信息是非具体的,非物理的信号最具体,它是一物理量,可测量,可显示,可描述,同时它又是载荷信息的试题信息的物理层表达。消息是具体的,非物理的,可以描述为语言文字,符号,数据,图片,能够被感觉到,同时它也是信息的载荷体。是信息论中的主要描述形式。信息是抽象的,非物理的,是哲学层的表达。

信息的定义关于信息的科学定义,到目前为止,国内外已有上百种说法,他们都是从不同侧面和不同的层次来揭露信息的本质。最早对信息进行科学定义的是莱哈特。他在1928年发表的《信息传输》一文中,首先提出信息这个概念。但是哈莱特这种理解在一定程度上能够解释通信工程中的一些信息问题,但他存在着严重的局限性。 1948年,控制论的创始人之一,美国科学家维纳出版了《控制论——动物和机器中通讯与控制问题》一书。他指出了,信息就是信息自己,不是其他什么东西的替代物,它是与物质,能量等同等重要的基本概念。正是维纳,首先将信息上升到了最基本概念的位置。香农在1948年发表了一篇著名的论文—《通信的数学理论》。他从研究通信的系统传输的实质出发,对信息做了科学的定义,并进行了定性和定量的描述。香农信息论是以概率论、随机过程为基本研究工具,研究广义通信系统的整个过程,而不是整个环节,并以编、译码器为重点,其关心的是最优系统的性能及如何达到该性能（并不具体设计环节,也不研究信宿）。目前,香农信息论方面值得注意的研究方向有信息概念的深化问题、信息失真理论的发展及在数据压缩中的应用、以计算机为中心的信息处理系统的基本理论等。信息论研究的对象,目的和内容信息论研究的对象是统一的通信系统模型。通信系统模型主要分成下列五部分。 1，信息源：信源是产生消息和消息序列的源。

密码学论文

通过这个学期对应用密码学的学习，我深刻地体会到应用密码学的魅力，也认识到随着科学的发展，密码学越来越成为一个国家不可缺少的一项科学技术。密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变化的客观规律，应用于编制密码以保守通信秘密的，称为编码学；应用于破译密码以获取通信情报的，称为破译学，总称密码学。密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段。依照这些法则，变明文为密文，称为加密变换；变密文为明文，称为脱密变换。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据等都可实施加、脱密变换。密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的，并随着先进科学技术的应用，已成为一门综合性的尖端技术科学。它与语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算机科学等有着广泛而密切的联系。它的现实研究成果，特别是各国政府现用的密码编制及破译手段都具有高度的机密性。密码学主要经历了三个阶段：古代加密方法、古代密码和近代密码。首先，古代加密方法处于手工阶段，其源于应用的无穷需求总是来推动技术发明和进步的直接动力。存于石刻或史书中的记载表明，许多古代文明，包括埃及人、希伯来人、亚述人都在实践中逐步发明了密码系统。从某种意义上说，战争是科学技术进步的催化剂。人类自从有了战争，就面临着通信安全的需求，密码技术源远流长。古代加密方法大约起源于公元前440年出现在古希腊战争中的隐写术。当时为了安全传送军事情报，奴隶主剃光奴隶的头发，将情报写在奴隶的光头上，待头发长长后将奴隶送到另一个部落，再次剃光头发，原有的信息复现出来，从而实现这两个部落之间的秘密通信。公元前 400 年，斯巴达人就发明了“塞塔式密码” ，即把长条纸螺旋形地斜绕在一个多棱棒上，将文字沿棒的水平方向从左到右书写，写一个字旋转一下，写完一行再另起一行从左到右写，直到写完。解下来后，纸条上的文字消息杂乱无章、无法理解，这就是密文,但将它绕在另一个同等尺寸的棒子上后，就能看到原始的消息。这是最早的密码技术。我国古代也早有以藏头诗、藏尾诗、漏格诗及绘画等形式，将要表达的真正意思或“密语” 隐藏在诗文或画卷中特定位置的记载，一般人只注意诗或画的表面意境，而不会去注意或很难发现隐藏其中的“话外之音” 。比如：我画蓝江水悠悠，爱晚亭枫叶愁。秋月溶溶照佛寺，香烟袅袅绕轻楼其次是古典密码（机械阶段），古典密码的加密方法一般是文字置换，使用手工或机械变换的方式实现。古典密码系统已经初步体现出近代密码系统的雏形，它比古代加密方法复杂，其变化较小。古典密码的代表密码体制主要有：单表代替密码、多表代替密码及转轮密码。最后是近代密码，这是计算机阶段，密码形成一门新的学科是在 20 世纪 70 年代，这是受计算机科学蓬勃发展刺激和推动的结果。快速电子计算机和现代数学方法一方面为加密技术提供了新的概念和工具，另一方面也给破译者提供了下伪装：加密者对需要进行伪装机密信息（明文）进行伪装进行变换（加密变换），得到另外一种看起来似乎与原有信息不相关的表示（密文），如果合法者（接收者）获得了伪装后的信息，那么他可以通过事先约定的密钥，从得到的信息中分析得到原有的机密信息（解密变换），而如果不合法的用户（密码分析者）试图从这种伪装后信息中分析得到原有的机密信息，那么，要么这种分析过程根本是不可能的，要么代价过于巨大，以至于无法进行。在计算机出现以前，密码学的算法主要是通过字符之间代替或易位实现的，我们称这些密码体制为古典密码。其中包括：易位密码、代替密码（单表代替密码、多表代替密码等）。这些密码算法大都十分简单，现在已经很少在实际应用中使用了。由于密码学是涉及数学、通讯、计算机等相关学科的知识，就我们现有的知识水平而言，只能初步研究古典密码学的基本原理和方法。但是对古典密码学的研究，对于理解、构造和分析现代实用的密码都是很有帮助。然后是古典密码学的基础运用：从密码学发展历程来看，可分为古典密码（以字符为基本加密单元的密码）以及现代密码（以信息块为基本加密单元的密码）两类。凯

信息论论文

信息论及其应用摘要信息论是在人们长期的通信工程实践中，由通信技术和概率论、随机过程和数理统计相结合而逐步发展起来的一门应用数学学科，能够运用概率论和数理统计的方法来研究信息、信息熵、通信系统、数据传输、密码学、数据压缩等问题。本文主要介绍信息论的一些基本知识以及它在数据压缩、密码学、统计及信号处理中的应用。关键字：信息论三大定律应用一信息论的产生及发展信息论是20世纪40年代由当代伟大的数学家、美国贝尔实验室杰出的科学家香农提出的，他在1948年发表了著名的论文《通信的数学理论》，为信息论奠定了理论基础。信息论有狭义和广义之分。狭义信息论即香农早期的研究成果，它以编码理论为中心，主要研究信息系统模型、信息的度量、信息容量、编码理论及噪声理论等。广义信息论又称信息科学，是以信息为主要研究对象，以信息及其运动规律为主要研究内容，以信息科学方法论为主要研究方法，以扩展人的信息器官的功能为主要研究目标的一门新兴的横向科学。它把各种事物都看作是一个信息流动的系统，通过对信息流程的分析和处理，达到对事物复杂运动规律认识的一种科学方法。它的特点是撇开对象的具体运动形态，把它作为一个信息流通过程加以分析。信息论与编码研究的是整个通信的最基本的问题，可以说信息论是我们专业的大纲，从香农1948年发表《通信中的数学原理》到现在60余年的时间，信息论对整个行业的发展有着不可替代的指导意义。

信息论中最著名的是香农的四大定理（国内一般称三大定理），第一定理信源编码定理，是解决通信中信源的压缩问题，也是后来图像和视频压缩的基本定理；第二定理信道编码定理，是解决通信中数据能够在特定信道中传输的最大值的问题，即最大数据速率小于信道容量，容量问题是通信中研究最活跃的问题之一；第三定理有损信源编码定理解决了在允许一定失真的情况下的信源编码问题，比如jpeg图像编码，mp3音频编码，都是有损的编码，其都是在香农第三定理的界之下得出的；第四定理信源信道分离定理，解决了信源编码和信道编码能够分开来解决的问题，所以现在做信源编码的可以是一部分人，做信道编码的可以是另一部分人。二信息论的研究内容实际通信系统比较复杂，但是任何通信系统都可以抽象为信息源发送机信道接收机收信者，因此，通信过程中信息的定量表示信源和信宿信道和信道容量编码和译码等方面的问题，就构成了信息论的基本内容。信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑，给出了估算通信信道容量的方法。信息传输和信息压缩是信息论研究中的两大领域这两个方面又由信息传输定理信源信道隔离定理相互联系。 1. 信息。从广义上讲，信息是指不同物质在运动过程中发出的各种信号；从狭义上讲，信息是指各种物质在运动过程中发出的映出来的数据。指令消息情报图象信号等对于信息的定义，目前学术界还没有一个一致的看法，信息论的创始人申农认为，信息就是用以消除随机的不定性的东西；控制论的创始人维纳认为，信息是人与环境相互交换内容的名称，也可以叫负商。 2. 信息量。它是信息多少的量度许多科学家对信息进行深入的研究以后，发现事件的信息量与事件出现的概率有密切的关系：事件发生的概率大，信息量就越小；反之，事件发生的概率就越小，信息量就越大。例如：池塘周围的护栏越密，小孩或大人掉进池塘的可能性就越少；反之则反[4]。 3. 信源和信宿。信源即消息的来源消息一般以符号的形式发出，通常就有随即性信源是多方面的，自然界的一切物体都可以成为信源。如果信源发出的信号是确定的，即是事先知道的，就不会传输任何信息如果符号的出现是时刻变化

现代密码学小论文

目录现代密码学的认识与应用 (1) 一、密码学的发展历程 (1) 二、应用场景 (1) 2.1 Hash函数 (1) 2.2应用场景分析 (2) 2.2.1 Base64 (2) 2.2.2 加“盐” (2) 2.2.3 MD5加密 (2) 2.3参照改进 (3) 2.3.1 MD5+“盐” (3) 2.3.2 MD5+HMAC (3) 2.3.3 MD5 +HMAC+“盐” (3) 三、总结 (4)

现代密码学的认识与应用一、密码学的发展历程密码学的起源的确要追溯到人类刚刚出现，并且尝试去学习如何通信的时候，为了确保他们的通信的机密，最先是有意识的使用一些简单的方法来加密信息，通过一些（密码）象形文字相互传达信息。接着由于文字的出现和使用，确保通信的机密性就成为一种艺术，古代发明了不少加密信息和传达信息的方法。事实上，密码学真正成为科学是在19世纪末和20世纪初期，由于军事、数学、通讯等相关技术的发展，特别是两次世界大战中对军事信息保密传递和破获敌方信息的需求，密码学得到了空前的发展，并广泛的用于军事情报部门的决策。 20世纪60年代计算机与通信系统的迅猛发展，促使人们开始考虑如何通过计算机和通信网络安全地完成各项事务，从而使得密码技术开始广泛应用于民间，也进一步促进了密码技术的迅猛发展。二、应用场景 2.1 Hash函数 Hash函数(也称杂凑函数、散列函数)就是把任意长的输入消息串变化成固定长度的输出“0”、“1”串的函数，输出“0”、“1”串被称为该消息的Hash值(或杂凑值)。一个比较安全的Hash函数应该至少满足以下几个条件: ●输出串长度至少为128比特，以抵抗攻击。对每一个给定的输入，计算 Hash值很容易(Hash算法的运行效率通常都很高)。 ●对给定的Hash函数，已知Hash值，得到相应的输入消息串(求逆)是计算上不可行的。 ●对给定的Hash函数和一个随机选择的消息，找到另一个与该消息不同的消息使得它们Hash值相同(第二原像攻击)是计算上不可行的。 ●对给定的Hash函数,找到两个不同的输入消息串使得它们的Hash值相同 (即碰撞攻击)实际计算上是不可行的Hash函数主要用于消息认证算法构造、口令保护、比特承诺协议、随机数生成和数字签名算法中。 Hash函数算法有很多，最著名的主要有MD系列和SHA系列，一直以来，对于这些算法的安全性分析结果没有很大突破，这给了人们足够的信心相信它们是足够安全的，并被广泛应用于网络通信协议当中。

密码学的发展历史简介

密码学的发展简史中国科学院研究生院信息安全国家重点实验室聂旭云学号：2004 密码学是一门年轻又古老的学科，它有着悠久而奇妙的历史。它用于保护军事和外交通信可追溯到几千年前。这几千年来，密码学一直在不断地向前发展。而随着当今信息时代的高速发展，密码学的作用也越来越显得重要。它已不仅仅局限于使用在军事、政治和外交方面，而更多的是与人们的生活息息相关：如人们在进行网上购物，与他人交流，使用信用卡进行匿名投票等等，都需要密码学的知识来保护人们的个人信息和隐私。现在我们就来简单的回顾一下密码学的历史。密码学的发展历史大致可划分为三个阶段：第一个阶段为从古代到1949年。这一时期可看作是科学密码学的前夜时期，这段时间的密码技术可以说是一种艺术，而不是一门科学。密码学专家常常是凭直觉和信念来进行密码设计和分析，而不是推理证明。这一个阶段使用的一些密码体制为古典密码体制，大多数都比较简单而且容易破译，但这些密码的设计原理和分析方法对于理解、设计和分析现代密码是有帮助的。这一阶段密码主要应用于军事、政治和外交。最早的古典密码体制主要有单表代换密码体制和多表代换密码体制。这是古典密码中的两种重要体制，曾被广泛地使用过。单表代换的破译十分简单，因为在单表代换下，除了字母名称改变以外，字母的频度、重复字母模式、字母结合方式等统计特性均未发生改变，依靠这些不变的统计特性就能破译单表代换。相对单表代换来说，多表代换密码的破译要难得多。多表代换大约是在1467年左右由佛罗伦萨的建筑师Alberti发明的。多表代换密码又分为非周期多表代换密码和周期多表代换密码。非周期多表代换密码，对每个明文字母都采用不同的代换表（或密钥），称作一次一密密码，这是一种在理论上唯一不可破的密码。这种密码可以完全隐蔽明文的特点，但由于需要的密钥量和明文消息长度相同而难于广泛使用。为了减少密钥量，在实际应用当中多采用周期多表代换密码。在

信息论报告

马尔科夫信源熵的研究

第1章引言第1章引言信息论是20世纪40年代后期从长期通讯实践中总结出来的一门学科，是专门研究信息的有效处理和可靠传输的一般规律的科学。信息是系统传输和处理的对象，它载荷于语言、文字、数据、图像、影视、信号等之中，是研究信息处理和传输的规律，首先要对信息进行定量的描述，即信息的度量，这是信息论研究的出发点。但要对通常含义下的信息（如知识、情报、消息等）给出一个统一的度量是困难的，因为它涉及主观和客观两个标准，而迄今为止最成功、应用最广泛的是建立在概率模型基础上的信息度量，进而建立在此种信息量基础上的信息论成功的解决了信息处理和可靠传输中的一系列理论问题。信息论也是马尔科夫链的一个很重要的应用领域。在信息论的发展过程中，Shannon作了很大贡献，他于1948年发表了一篇具有里程碑性质的论文——“通信的数学理论"，这是世界上首次将通讯过程建立了数学模型的论文，这篇论文和他于1949年发表的另一篇论文一起，奠定了现代信息论的基础。熵是信息论的基本概念之一，它表示信源的平均不确定，有些物理学家甚至认为信息论就是熵的理论，熵率是一种极限熵，它描述了信源平均不确定性的一种变化趋势，在此基础上，许多科学家又采取了不同的研究途径进一步发展了信息论。 1

马尔科夫信源熵的研究 2 第2章马尔科夫信源及其熵的求解 2.1 马尔科夫过程概述马尔科夫过程是一类常见的，重要的随机过程，它有着极为深厚的理论基础，如拓扑学、函数论、泛函分析、近世代数和几何学。又有着广泛的应用空间，其主要应用于排队论，存储模型，更新模型，信息理论和数学计算等方面。由于马尔科夫过程在物理学、生物科学、信息理论、自动控制、工程技术及数值计算等方面起到的异乎寻常的作用，使得人们越来越重视马尔科夫过程的理论及其应用的研究。这一类随机过程的特点是：当过程在时刻靠所处的状态已知，则过程在靠以后所处状态与过程“以前所处状态无关，这个特性叫无后效性，也叫做马尔科夫性。通俗地说，就是“已知现在，将来和过去无关”。若马尔科夫过程(){},X t t T ∈的状态空间S 为R 中的可列集，则称(){},X t t T ∈为马尔科夫链。若T 为可列离散集，则称(){},X t t T ∈为离散参数马尔科夫链；若T 为连续的，则称(){},X t t T ∈为连续参数马尔科夫链。本文主要研究离散参数马尔科夫链，其严格数学定义将在后文给出。自1907年苏联数学家A ．A ．Markov 引出马尔科夫链的概念，并开始研究以来，世界各国数学家对马尔科夫链的研究可以说盛久不衰。如研究有限或可数马尔科夫链，研究马尔科夫链及随机稳定性，以及对马尔科夫链基础知识的研究。熵定理是信息论中最基本的定理，也称为Shannon ．McMillan ．Breiman 定理，亦称作渐近均分割性(AEP)。渐近均分割性首先是由Shannon 在1948年的开创性论文中进行了论述，他证明了有限齐次遍历马氏信源熵密度依概率收敛于常数，随后，就有许多数学家将此定理做了推广，McMillan 证明了有限平稳遍历信源的相对熵密度平均收敛于常数，其实这个常数就是熵率。Chuang ．K ．L 将定理推广到可数字母表情形，证明了平稳遍历信源几乎处处收敛于其熵率，Mayml ，Perez 和Kieffer 证明了当序列连续取值且遍历时的1L 收敛性，Barron 和Orey 证明了实值遍历过程的几乎处处收敛性，Algoet 和Cover 给出了Shannon ．McMillan ．Breiman 定理的三明治证法。