密码学原理与实践
数学与二战军事密码
数学与二战军事密码一.密码的定义最尖端军事技术其实是密码，你永远不可能理解其中的巨大代价与深奥。
——萨苏从字面上看，“密码”应该是指密文中所用的符号。
但这些符号若不代表着某些明文，那它们也仅仅是符号而已。
因此“密码”应该是隐藏着明文信息的密文符号。
一般来说，我们有了以下定义：所谓一个密码体制，是由如下五个部分组成的一个系统：（1）明文系统μ（2）密文系统π（3）密钥集合K（4）加密变换集合E及加密算法e（5）解密变换集合D及解密算法dK中的任一密钥k，既作为加密算法e的参数决定了E中的一个加密变换ek：μ→π，同时又作为解密算法d的参数决定了D中的一个解密变换d k：π→μ，并且ek 与dk互为逆变换，即对明文集合中的任一明文语句M，恒有dk（ek（M））=M。
因此可以明确地说，“密码”一般就是指“密码体制”。
在不引起混淆的情况下，有时也指一个密钥已具体给定的密码体制。
二. 二战军事密码的数学原理到了二战，数学原理已经被广泛应用到军事密码的编制中，早已不再是早期密码的那种字母调换等简单的编制方式。
这里简单列举几种典型的军事密码及其大致原理。
在太平洋战争爆发之前，日本军方就发明了一种被称为“紫密”的机编密码，编制这种密码的机电式密码机，被日本人称为“九七式欧文印字机”。
紫密机由两部分组成，一是按键印字部分，其中按键部分用于将明文打字输入，印字部分用于密文的打印输出。
而位于右半部的第二部分是加密部分，当你将26个字母中的一个数字输入机器以后，密钥轮就会转动，按照事先设定好的程序进行转换，而输出的将是另一个让所有的数学家都束手无策的字母。
因为这种紫密密码机一共有4个密钥轮，所以就会产生（264*26！）个可能的密钥，这是一个令人难以想象的天文数字。
而在大洋另一边的德国，德国发明家亚瑟·谢尔比乌斯（Arthur Scherbius）和理查德·里特（Richard Ritter）也发明了一种被称为“恩尼格玛”（ENIGMA，意为哑谜）的电气编码机械。
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。
育明考博-北京邮电大学网络技术研究院密码学专业考试大纲保录报录比难度经验复习方法
二、北邮密码学专业目录及导师
专业、研究方向
指导教师
考试科目
备注
110505 密码学
01 现代密码理论与技术、量 子密码
温巧燕 高飞
①1101 英语 ②2201 概率论与随机过程 ③2205 近世代 数 ④3312 软件工程 ⑤3313 计算机网络 ⑥3314 现代 密码学
三、2014 年北邮网络技术研究院博士录取人数及考试内容
①外国语听力 ②外国语口语 ③综合面试 （总分 100 分）
同等学力考生初试加考政治理论，复试须加试两门所报专业硕士学位主干课程。
最终成绩=初试成绩+复试成绩
四、2014 年公开招考博士生初试合格标准
1、单科不低于 35 分，总分不限。 2、初试成绩有一科或两科成绩低于 35 分，低于部分累计不超过 10 分（含），复试 成绩优异且获得省部级（含）以上科研学术奖励；或作为第一作者发表的论文被 SCI、EI、 CSSCI 收录；或获得发明专利以及其它反映考生科研创新能力的获奖证明等。 符合第 2 条考生须经拟录取导师推荐，学院招生领导小组审议通过后提交学校研究生 招生委员会讨论。
1、《实用软件工程》（第 2 版）郑人杰，殷人昆，清华大学出版社，2001 年。 2、《软件工程(实践者的研究方法)》(原书第 5 版) 梅宏译 ，机械工业出版社，2002。 3、《软件工程模型与方法》肖丁 等，北京邮电大学出版社，2008 年。 4、《面向对象分析与设计》（影印第二版）Grady Booch，中国电力出版社 ,2003 1、《计算机网络》（美）特南鲍姆 着，潘爱民 译，清华大学出版社。 2、《计算机网络》谢希仁，电子工业出版社。 1、《密码学原理与实践》Douglas R Slinson 着，冯登国 译，电子工业出版社，第二版 2、《应用密码学（协议算法与 C 源程序）》Bruse Schneier 着，吴世忠 译，机械工业出版社， 第一版
密码学课程设计信息安全
密码学课程设计信息安全一、教学目标本课程旨在通过学习密码学的基本原理和技术，使学生了解信息安全的重要性，掌握密码学的基本概念、加密算法、解密算法和密码协议，培养学生运用密码学知识分析和解决信息安全问题的能力。
1.了解密码学的基本概念和分类；2.掌握常见的加密算法（如DES、RSA等）和密码协议（如SSL/TLS等）；3.了解密码学在信息安全领域的应用。
4.能够使用密码学算法进行数据加密和解密；5.能够分析和评估密码协议的安全性；6.能够运用密码学知识解决实际的信息安全问题。
情感态度价值观目标：1.增强学生对信息安全的意识，认识到密码学在保护信息安全中的重要性；2.培养学生对密码学研究的兴趣，激发学生探索和创新的精神；3.培养学生遵守信息安全法律法规，具有良好的道德品质和职业操守。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括密码学的基本概念、加密算法、解密算法和密码协议。
具体安排如下：1.密码学的基本概念：密码学的发展历程、密码体制、加密与解密的基本原理；2.加密算法：对称加密算法（如DES、AES等）、非对称加密算法（如RSA、ECC等）；3.解密算法：解密算法的基本原理和实现方法；4.密码协议：SSL/TLS协议、Kerberos协议等；5.密码学在信息安全领域的应用：数字签名、身份认证、数据完整性保护等。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性，提高学生的实践能力。
具体方法如下：1.讲授法：通过讲解密码学的基本概念、原理和算法，使学生掌握密码学的基本知识；2.案例分析法：分析实际的信息安全案例，使学生了解密码学在实际应用中的作用；3.实验法：通过实验操作，让学生亲自体验密码学算法的加密和解密过程，提高学生的实践能力；4.讨论法：学生进行分组讨论，促进学生之间的交流与合作，培养学生的创新思维。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
具体资源如下：1.教材：选用权威、实用的密码学教材，如《密码学导论》、《信息安全密码学》等；2.参考书：提供相关的密码学参考书籍，如《密码学手册》、《现代密码学》等；3.多媒体资料：制作精美的教学PPT，提供相关的视频教程、动画演示等；4.实验设备：配置相应的实验设备，如计算机、网络设备等，以支持实验教学的开展。
仿射加密算法原理
仿射加密算法原理一、引言在信息时代，数据安全问题一直备受关注。
为此，加密技术得到了广泛应用。
仿射加密算法是一种流行的加密算法，它具有简单、快速、安全等优点。
本文将介绍仿射加密算法的原理及其加密过程，并针对该算法的优缺点进行探讨。
二、基本原理1. 线性变换仿射加密算法是基于线性变换的加密算法。
线性变换指的是对向量或矩阵进行的一种数学操作，可以用线性方程组表示。
具体而言，就是线性变换将向量或矩阵变换为另一个向量或矩阵，变换后的向量或矩阵与原始向量或矩阵之间存在一定的线性关系。
在仿射加密算法中，通过选择合适的线性变换，可以实现对明文的加密。
2. 明文加密过程在仿射加密算法中，加密过程分为以下几个步骤：（1）选择两个正整数a和b（这两个数要求互质）；（2）将明文m分解为若干组，每组加密如下：C = (am + b) mod nn是最大取值。
3. 密文解密过程由于仿射加密算法也是一种对称加密算法，因此密文解密的过程与加密过程类似，但是需要构造一个解密变换。
解密变换如下：m = ((C - b) * a^(-1)) mod na^(-1)是a的逆元（互质情况下，a和n一定存在逆元）。
三、优缺点和应用1. 优点（1）加密速度较快：仿射加密算法只涉及到简单的模运算和乘法运算，因此加密速度较快。
（2）加解密易于实现：仿射加密算法的数学原理比较简单，因此实现起来相对容易。
（3）加密强度较高：仿射加密算法通过选择合适的a和b可以实现随机化加密，相对比较安全。
2. 缺点（1）加密强度不太高：仿射加密算法具有一定的加密强度，但是相对于其他加密算法来说，它较容易被攻击。
（2）加密密钥选择较为有限：仿射加密算法中a和b的选择比较有限，要求a和n必须是互质的，因此加密密钥的数量比较少。
3. 应用仿射加密算法主要用于对不太敏感、名称等信息进行加密。
仿射加密算法可用于保护论文、报告等文件的机密性，也可用于网络通讯中的数据加密。
但对于重要的商业机密等敏感信息，仿射加密算法的加密强度可能不够，仍需使用更加安全的加密算法。
《密码学》教学大纲
《密码学》教学大纲一、课程概述《密码学》是计算机科学、信息安全、数学等领域的一门综合性学科，涵盖了密码编码学、密码分析学、密钥管理等方面的知识。
本课程旨在让学生全面了解密码学的基本原理、方法和技术，掌握密码学在信息安全中的应用，并提高学生的密码学实践能力和创新思维。
二、课程目标1、理解密码学的基本概念、原理和数学基础知识，掌握密码编码学和密码分析学的基本方法。
2、掌握对称密码、非对称密码、哈希函数等常见密码体制的特点和实现原理，了解数字签名、消息认证码等应用密码学技术。
3、熟悉密码学在网络安全、数据保护等领域的应用，了解密码学的发展趋势和前沿技术。
4、培养学生的创新思维和实践能力，让学生能够根据实际需求设计和实现简单的密码学方案。
三、课程内容第一章密码学概述1、密码学的定义和历史发展2、密码学的应用领域和重要性3、密码学的分类和基本概念第二章密码编码学基础1、对称密码体制和非对称密码体制的特点和原理2、哈希函数和数字签名的概念和应用3、加密算法的设计原则和评估指标第三章对称密码体制1、数据加密标准（DES）的原理和应用2、国际数据加密算法（IDEA）的原理和应用3、分组密码和流密码的特点和实现方法第四章非对称密码体制1、RSA算法的原理和应用2、ElGamal算法和Diffie-Hellman密钥交换的原理和应用3、椭圆曲线密码学的原理和应用第五章哈希函数和数字签名1、SHA-1、SHA-256等常见哈希函数的原理和应用2、RSA数字签名算法的原理和应用3、其他数字签名方案的原理和应用，如DSA、ECDSA等第六章应用密码学技术1、数字证书和PKI系统的原理和应用2、消息认证码（MACs）和完整性校验算法的原理和应用3、零知识证明和身份基加密方案的概念和应用第七章密码分析学基础1、密码分析学的定义和重要性2、密码分析的基本方法和技巧，如统计分析、频率分析、差分分析等3、对称密码分析和非对称密码分析的特点和难点第八章密码管理基础1、密钥管理的概念和原则，如密钥生成、分发、存储、使用和销毁等2、密钥管理技术在企业和个人中的应用，如公钥基础设施（PKI）、加密磁盘等3、密码政策和安全意识教育的重要性。
福尔摩斯密码翻译
福尔摩斯密码翻译摘要：1.福尔摩斯密码的起源与发展2.福尔摩斯密码的翻译原理3.福尔摩斯密码翻译实践与应用4.福尔摩斯密码在现代通信中的价值与局限5.我国在福尔摩斯密码研究与发展方面的成果正文：福尔摩斯密码，又称摩尔斯电码，是一种以不同长度的点（·）和划线（—）组合成的字符序列，用于表示字母、数字、标点符号和其他字符。
自从1837年由美国人摩尔斯发明以来，福尔摩斯密码不仅在电信领域产生了深远的影响，同时也成为了密码学和通信领域的基石。
一、福尔摩斯密码的起源与发展19世纪初，电信技术逐渐崛起，但当时尚未有统一的电信标准。
1837年，美国人摩尔斯在有线电报的基础上，发明了福尔摩斯密码。
这种密码采用不同长度的点（·）和划线（—）来表示不同的字符，从而实现了信息的加密传输。
随着电信技术的不断进步，福尔摩斯密码得到了广泛的应用和发展。
二、福尔摩斯密码的翻译原理福尔摩斯密码的翻译原理十分简单，就是将字母、数字、标点符号等转换为特定的点划序列。
例如，“A”对应点划序列“·-”，“B”对应“-···”，“C”对应“-·-”等。
通过一本预先编好的对照表，接收者可以将点划序列还原为原始信息。
三、福尔摩斯密码翻译实践与应用在实际应用中，福尔摩斯密码常用于军事、政治、商业等领域的情报传递。
由于其独特的形式，福尔摩斯密码具有一定的保密性，尤其在古代战争中，它成为了间谍和情报机构的重要通信手段。
此外，福尔摩斯密码还广泛应用于业余无线电爱好者和通讯爱好者之间。
四、福尔摩斯密码在现代通信中的价值与局限尽管福尔摩斯密码在现代通信中已不再占据主导地位，但它仍然具有一定的价值。
首先，福尔摩斯密码是一种非常基本的加密方式，有助于初学者了解密码学原理。
其次，福尔摩斯密码具有独特的艺术价值，许多艺术家将其应用于绘画、雕塑等领域。
然而，福尔摩斯密码也存在局限，如传输速度较慢、易受干扰等。
网络攻防实践实训报告(2篇)
第1篇一、实训背景随着互联网的快速发展，网络安全问题日益突出。
为了提高我国网络安全防护能力，培养网络安全人才，我国高校普遍开设了网络安全课程。
本实训报告以网络攻防实践实训为背景，旨在通过实际操作，提高学生对网络安全防护技术的掌握程度。
二、实训目的1. 使学生掌握网络安全基础知识，了解网络攻击和防御的基本原理；2. 培养学生实际操作能力，提高网络安全防护技能；3. 增强学生的网络安全意识，提高网络安全防护水平。
三、实训内容1. 网络攻防基本原理（1）网络攻击类型：包括拒绝服务攻击（DoS）、分布式拒绝服务攻击（DDoS）、中间人攻击、欺骗攻击、恶意软件攻击等。
（2）网络防御措施：包括防火墙、入侵检测系统（IDS）、入侵防御系统（IPS）、安全审计、漏洞扫描等。
2. 网络攻防实战操作（1）搭建实验环境：使用VMware虚拟机搭建实验环境，包括攻击机和防御机。
（2）网络扫描：使用Nmap进行端口扫描，查找目标主机的开放端口。
（3）信息收集：使用工具如WHOIS、DNS查询等收集目标主机的相关信息。
（4）漏洞扫描：使用Nessus、OpenVAS等工具对目标主机进行漏洞扫描。
（5）利用漏洞攻击：根据扫描到的漏洞，使用工具如Metasploit、Exploit-DB等进行攻击实验。
（6）防御措施：针对攻击，采取相应的防御措施，如修改防火墙规则、升级系统补丁等。
四、实训过程1. 实验环境搭建首先，使用VMware虚拟机搭建实验环境，包括攻击机和防御机。
攻击机用于模拟攻击行为，防御机用于模拟真实网络环境。
在实验过程中，需要确保攻击机和防御机之间的网络连接正常。
2. 网络扫描使用Nmap对防御机进行端口扫描，查找开放端口。
通过端口扫描，可以了解防御机的网络服务和潜在的安全风险。
3. 信息收集通过WHOIS、DNS查询等工具，收集防御机的相关信息，如IP地址、域名、注册人等。
这些信息有助于进一步了解防御机的安全状况。
6位密码锁课程设计
6位密码锁课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解密码锁的基本原理，掌握6位密码锁的构造和功能。
2. 学生能够运用数学逻辑思维，分析密码的组合方式和可能性。
3. 学生能够运用所学知识，解释日常生活中类似密码锁的加密技术应用。
技能目标：1. 学生能够运用逻辑推理和数学方法，设计出具有较高安全性的6位密码锁。
2. 学生能够运用所学知识，解决与密码锁相关的实际问题，提高解决问题的能力。
3. 学生能够通过小组合作，进行有效沟通与协作，共同完成密码锁的设计与验证。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对密码学及信息安全领域的兴趣，激发学生的求知欲和探索精神。
2. 培养学生严谨、细心的学习态度，提高学生对安全意识的认识。
3. 培养学生团队协作精神，学会尊重他人意见，共同为达成目标而努力。
本课程针对六年级学生的认知特点，以实际生活中的密码锁为载体，结合数学和逻辑思维，引导学生掌握密码锁的基本原理和设计方法。
课程注重培养学生的实践能力和创新意识，同时强化学生的安全意识，提升综合素质。
通过本课程的学习，学生能够将所学知识应用于实际生活，为未来的学习和发展奠定基础。
二、教学内容1. 密码锁原理介绍：讲解密码锁的基本工作原理，包括密码的设置、存储和比对过程。
- 教材章节：第三章《数据的表示与加密》- 内容列举：数字编码、加密算法初步介绍2. 6位密码锁设计：分析6位密码的组合方式和可能性，探讨如何设计出安全性高的密码。
- 教材章节：第四章《简单的加密技术》- 内容列举：排列组合、概率统计在密码设计中的应用3. 实践操作：分组进行密码锁设计实践，让学生亲身体验设计过程，提高实际操作能力。
- 教材章节：第五章《实践活动》- 内容列举：动手制作简易密码锁、分析密码锁的破解方法4. 密码锁应用与拓展：介绍密码锁在现实生活中的应用，激发学生学习兴趣，拓展知识面。
- 教材章节：第六章《密码学在日常生活中的应用》- 内容列举：密码锁在银行、手机等领域的应用案例教学内容按照上述安排，注重理论与实践相结合，逐步引导学生掌握密码锁相关知识。
IPSec原理与实践
IPSec原理与实践1－原理(组图)随着越来越多的企业、单位接入Internet和接入速度的不断提高，网络安全正日益成为网络管理的一个重要课题。
作为广泛部署的Windows（NT）Server系统自身的安全受到越来越多的关注。
市场上也出现了很多软、硬件防火墙产品来保证内网服务器的安全。
其实，Windows（NT）Server系统自身便带有功能强大的防火墙系统－IPSec，其全面的安全保护功能并不输于其它商业防火墙产品。
本文将介绍基于Windows操作系统的防火墙系统－IPSec的原理与实现。
1TCP/IP过滤在深入探讨IPSec之前，我们首先来看一下Windows系统的TCP/IP过滤功能。
Windows 2000 Server系统内部集成了很多安全特性，这包括"本地安全及审核策略"、"加密文件系统"、"TCP/IP过滤"、"IP安全（IPSec）"等等。
其中的"TCP/IP过滤"为用户提供了一个简单、易于配置、易于使用的网络安全保障工具。
它是用于入站本地主机TCP/IP通讯的一组筛选器。
使用TCP/IP筛选可以为每个IP接口严格指定所处理的传入TCP/IP通讯类型。
这个功能设计用于隔离Internet或Intranet服务器所处理的通信。
如图1所示，使用"TCP/IP"筛选，可以根据以下三种方式来限制本地主机的入站TCP/IP 通讯：●目标TCP端口●目标UDP端口●IP协议（号）"TCP/IP筛选"的使用有很多限制，如不能根据源地址来区别对待数据包的入站、不能对出站通信进行筛选、不能对已允许的通信进行加密等等。
如果想要实现更加灵活、安全的设计，则必须使用IPSec。
2IPSec原理使用internet协议安全（Internet Protocol Security，IPSec）是解决网络安全问题的长久之计。
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密码学原理与实践
密码学原理与实践是一门研究数据安全和保护的学科，主要关注信息的加密和解密，以及身份验证和数据完整性的保护。
密码学在现代通信和计算机科学中起着至关重要的作用，它通过使用各种算法和技术来确保机密性、完整性和可用性。
密码学的核心原理是加密和解密。
加密是将明文转换为密文的过程，密文是不可读的，只有授权的用户能够解密并获取明文。
解密是将密文转换回明文的过程。
对称加密和非对称加密是两种常用的加密算法。
对称加密使用同一个密钥来加密和解密数据。
发送方使用该密钥对明文进行加密，接收方使用同样的密钥解密密文。
对称加密速度快，但在密钥管理方面存在挑战，因为发送方和接收方必须共享密钥。
非对称加密使用一对密钥：公钥和私钥。
公钥可以公开给任何人，而私钥只有密钥的所有者持有。
发送方使用接收方的公钥对明文进行加密，接收方使用私钥解密密文。
非对称加密提供更好的安全性，但速度较慢。
除了加密和解密，密码学还涉及到身份验证和数据完整性的保护。
身份验证确保只有经过授权的用户可以访问系统或数据。
常见的身份验证方法包括密码、指纹识别和双因素身份验证。
数据完整性的保护确保数据在传输和存储过程中没有被篡改或损坏。
密码学的实践需要考虑到许多因素，如密钥管理、算法选择和安全性评估。
密钥管理是确保密钥的安全生成、存储、分发和注销的过程。
算法选择是选择适合特定应用场景的加密算法和协议。
安全性评估是通过对密码算法和实现进行评估和测试来验证其强度和鲁棒性。
总之，密码学原理与实践是确保信息安全和数据保护的重要学科，它涉及到加密和解密、身份验证和数据完整性的保护。
对于现代通信和计算机科学而言，密码学扮演着至关重要的角色。