《密码学概论》PPT课件.ppt

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1、信息安全概论第二章密码学概论1一、密码学概述密码体制：1）传统密码体制2）现代密码体制传统密码体制：对称密码体制（单钥体制）现代密码体制：非对称密码体制（公钥密码体制、双钥体制）按照对明文的处理方式分为：分组密码算法和序列密码算法。分组密码算法：把明文分成等长的组分别加密序列密码算法：是一个比特一个比特地处理，用已知的密钥随机序列与明文按位异或。传统密码学2二、加密和解密传统密码学加密解密明文M密文C原始明文ME（M）=C.D（C）=MD（E（M））=M明文Plaintext密文Ciphertext加

2、密Encryption解密Decryption密钥key3二、加密和解密传统密码学密码就是一组含有参数k的变换E。设已知信息m，通过变换E得到密文c。即c=Ek(m)这个过程称之为加密，参数k称为密钥。解密算法D是加密算法E的逆运算，解密算法也是含参数k的变换。DK（EK（M））=M.加密解密明文M密文C原始明文M密钥K密钥KEK（M）=CDK（C）=M.4二、加密和解密传统密码学DK2（EK1（M））=M双钥密码体制加密解密明文M密文C原始明文M加密密钥K1解密密钥K2EK1（M）=CDK2（C）=

3、M5定义:(密码体制）它是一个五元组（P,C,K,E,D)满足条件：（1）P是可能明文的有限集；（明文空间）（2）C是可能密文的有限集；（密文空间）（3）K是一切可能密钥构成的有限集；（密钥空间）*（4）任意k∈K,有一个加密算法和相应的解密算法，使得和分别为加密解密函数，满足dk(ek(x))=x,这里x∈P。二、加密和解密传统密码学6二、加密和解密传统密码学信源加密机解密机接收者安全信道密钥源窃听者xyxk1加密通信的模型密钥源k2不安全信道密码分析71*.Alice要将明文Ｘ在不安全信道上发给B

4、ob，设X=x1x2…xn,其中xi∈P,Alice用加密算法ek作yi=ek(xi)1≤i≤n结果的密文是Y=y1y2….yn,在信道上发送，Bob收到后解密：xi=dk(yi)得到明文X=x1x2…xn.。2*.加密函数ek必须是单射函数，就是一对一的函数。3*.好的密钥算法是唯密钥而保密的。4*.若Alice和Bob在一次通信中使用相同的密钥，那么这个加密体制为对称的，否则称为非对称的。二、加密和解密传统密码学8密码学：对信息进行编码实现隐蔽信息的一门学问。密码分析学：研究分析破译密码的学问。两

5、者相互对立、促进。1、常用的密码分析攻击有四类：加密算法：公开。攻击目标：获得密钥K唯密文攻击（ciphertextonlyattacks）。已知：截获部分密文已知明文攻击（knowplaintextattacks）。已知：截获部分密文；若干明文——密文对。选择明文攻击（chosenplaintextattacks）。已知：截获部分密文；自主选择的明文——密文对。选择密文攻击暂时接近密码机，可选择密文串，并构造出相应的明文。三、密码分析传统密码学9三、密码分析传统密码学2、算法的安全性密码算法具有不同

6、的安全等级:以下情况可能是安全的.破译算法的代价大于加密数据的价值.破译算法所需的时间大于加密数据保密的时间.用单密钥加密的数据量小于破译算法需要的数据量Shannon理论：仅当密钥至少和明文一样长时才无条件安全。如果不论密码分析者有多少密文，都没有足够的信息恢复出明文，那么这个算法就是无条件保密的，只有一次一密乱码本，才是无条件安全的。所有其它的密码系统在唯密文攻击中都是可破的（蛮力攻击）。10三、密码分析传统密码学密码学更关心在计算上不可破译的密码系统。如果一个算法用（现在或将来）可得到的资源（公

7、开数据）都不能破译，这个算法则被认为在计算上是安全的。可以用不同方式衡量攻击方法的复杂性：数据复杂性。用作攻击输入所需的数据量。处理复杂性。完成攻击所需要的时间，这个经常叫做工作因素。存储需求。进行攻击所需要的存储量。作为一个法则，攻击的复杂性取这三个因数的最小化，有些攻击包括这三种复杂性的折中：存储需求越大，攻击可能越快。11四、传统密码学传统密码学1、移位法：将明文字母互相换位，明文的字母不变，但顺序被打乱了。例如：线路加密法明文以固定的宽度水平写出，密文按垂直方向读出。明文：COMPUTERSY

8、STEMSECURITYCOMPUTERSYSTEMSECURITY密文：CTSETOETCYMREUPSMRUYSI12四、传统密码学传统密码学2、代替法：代替密码就是明文中每一个字符被替换成密文中的另外一个字符，代替后的各字母保持原来位置。对密文进行逆替换就可恢复出明文。有四种类型的代替密码：（1）（1）单表（简单）代替密码：就是明文的一个字符用相应的一个密文字符代替。加密过程中是从明文字母表到密文字母表的一一映射。例：恺撒（Caesar)密码。（2