密码与隐藏技术

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1、第2章密码与隐藏技术2.1密码技术概述2.2古典加密方法2.3数据加密标准DES2.4高级加密标准AES2.5公开密钥体制2.6RSA算法2.7NTRU公开密钥体制2.8对称加密体制与公开密钥体制比较2.9信息隐藏技术2.10数字水印12.1密码技术概述密码技术是防止信息泄露的技术，是信息安全技术中最重要和最基本的安全技术。密码技术中常用的一些术语：1．明文P（Plaintext）：可以理解的信息原文。2.加密E（Encryption）：用某种方法伪装明文以隐藏它的内容的过程。3．密文C（Ciphertext）：经过加密后将明文

2、变换成不容易理解的信息。4．解密D（Decryption）：将密文恢复成明文的过程。25．算法（algorithm）：就是用于加密或解密的方法，在现代密码学中算法就是一个用于加密和解密的数学函数。6．密钥K（key）：是用来控制加密和解密算法的实现。典型的加密和解密过程可以用图2.1来描述。如果将加密过程看成是一个数学函数F的话，则密文C可以表示为：C=F（P，K）3这个函数具有两个自变量P和K，在函数F的作用下得到密文。在已知密钥K1、K2、加密算法E和解密算法D时，则加密和解密过程可以表示如下：EK1（P）=CDK2（C）=

3、P显然为使明文加密后能被解密必须有：P=DK2（EK1（P））=P在实际加密和解密时，根据加密算法的特点，K1与K2的值可以不同，也可以相同。4例：设明文是一串二进制序列，加密和解密算法都采用模2运算，即异或运算⊕，加密密钥和解密密钥也相同。若明文P=11001100加密和解密密钥K=11000111则加密后的密文C=P⊕K=00001011解密后的密文P=C⊕K=11001100如字符串“HYIT”的ASCII码为48594954H，密钥用05H，密文为4D5C4C51H，对应的ASCII码为“MLQ”5现代密码学已发展成两

4、个重要的研究分支：（1）对称加密方法，其典型代表是数据加密标准DES（数据加密标准）、IDEA（国际数据加密算法）、AES（高级加密标准）等算法。（2）公开密钥算法(也称非对称算法)，其典型代表是RSA、椭圆曲线加密、NTRU算法等。62.2古典加密方法2.2.1代替密码代替密码又称替换密码，就是按照一定要求，将明文中的每个字符替换成另一个字符，明文中字符的位置保持不变，但其本身改变了。分为单表代换和多表代换。（1）单表代换：同一个字符具有一个密文字符。（2）多表代换：同一个字符具有不同的密文字符。如：移位密码：C=P+K(mo

5、d26),M=C-K(mod26)仿射变换：C=aP+b(mod26),M=a-1(C-b)(mod26)，a与26互素7多表代换：密钥由多个字母组成，依次用来对明文进行加密。2.2.2换位密码换位密码也可称为置换密码，它是改变明文中字母的位置，明文中的字母不变。也就是明文中的字母保持不变，但顺序被打乱了。例如可以将明文the变换成het。82.3对称加密体制对称加密算法，有时又叫传统密码算法，它的典型特点是：1．采用的解密算法就是加密算法的逆运算，或者解密算法与加密算法完全相同；2．加密密钥和解密密钥相同，或者加密密钥能够从解

6、密密钥中推算出来，反过来也成立。对称算法要求发送者和接收者在安全通信之前，商定一个密钥。它的安全性依赖于密钥的保密性。9对称算法可分为两类：分组密码和序列密码或流密码。1．分组密码是将明文分成固定长度的组或块（如64比特为一组），然后用同一密钥和算法对每一块进行加密，输出密文的长度也是固定的，如图2.3所示。教材P192．序列密码（streamcipher）的主要原理是通过伪随机序列发生器产生性能优良的随机序列，使用该序列与明文序列叠加来输出密文序列。解密时，再用同一个随机序列与密文序列进行叠加来恢复明文，如图2.4所示。教材P

7、19102.3.1DES算法DES（数据加密标准，DataEncryptionAlgorithm）算法：IBM提出，美国标准，世界首例标准。DES是分组加密算法，它以64位（二进制）为一组，对称数据加密，64位明文输入，64位密文输出。密钥长度为56位，但密钥通常表示为64位，并分为8组，每组第8位作为奇偶校验位，以确保密钥的正确性，这样对用户来说每组密钥仍是56位。利用密钥，通过传统的换位、替换和异或等变换，实现二进制明文的加密与解密。11DES算法概要：1．对输入的明文从右向左按顺序每64位分为一组（不足64位时，在高位补0

8、），并按组进行加密或解密。2．进行初始换位。3．将换位后的明文分成左、右两个部分，每部分为32位长。4．进行16轮相同的变换，包括密钥变换。5．将变换后左右两部分合并在一起。6．逆初始变换，输出64位密文。12p=p1p2…p64p’=p58p50…p7c’=c