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4.1 密碼技術概述

4.2 對稱密碼體系

4.3 非對稱密碼體系

4.4 密碼管理

Cryptology

發展階段：古代加密方法、古典碼、近現代密碼學

eg：斯巴達密碼棒，即“塞塔式密碼”，采用了移位法，密碼棒利用字條纏繞木棒的方式，對字母進行位移。

4.1 密碼技術概述

4.1.1 密碼學發展歷史

1.第一階段是古代到1949年

科學密碼學的前夜時期，直覺、信念

2.第二階段是1949年到1975年

近代密碼階段

3.第三時期是1976年至今

現代密碼階段，證明在發送端和接收端無密鑰傳輸的保密通信是可能的，RSA算法-RSA密碼體制

姚期智-保密通信計算復雜度理論；王小云-經典哈希函數

古典密碼算法：替代（代換）加密、置換加密、對稱加密算法（包括DES,AES）、非對稱加密算法(包括RSA、背包密碼、Rabin、橢圓曲線)

4.1.2 密碼技術基本概念

密碼學是研究編制密碼和破譯密碼的科學，也是研究密碼變化的客觀規律。

密碼學是密碼編碼學和密碼分析學的統稱。

-密碼編碼學（Cryptography）：應用于編制密碼以保守通信秘密；

-密碼分析學（Cryptanalysis）：應用于破譯密碼以獲取通信情報。

重點概念：

消息的發送者稱為信源，消息的授權目的地稱為信宿。

采用密碼方法隱蔽和保護機要消息，可使未授權者不能提取信息。

被隱蔽的原始消息稱為明文M；

通過密碼可將明文變換成另一種隱蔽形式，稱為密文C；

由明文到密文的變換過程C=Ek（M）稱為加密；

秘鑰K：是一種參數，是將明文轉換成密文或將密文轉換為明文的算法中輸入的數據。

由合法接收者從密文恢復出明文的過程M=Dk（C）=Dk（Ek（M））稱為解密；

非法接收者試圖從密文分析出明文的過程成破譯?。? ??

密碼體制有五個組成部分：

明文的集合M稱為明文空間，密文的集合C稱為密文空間；密鑰的集合K稱為密鑰空間。由加密密鑰控制的加密交換算法E，即Ek：M→C；由解密密鑰控制的解密算法D,即Dk：C→M,? Dk(Ek(M))=M。

五元組（M,C,K,E,D）稱為一個密碼體制，體制的安全性不能不能依賴于算法的保密，只能依賴于密鑰的保密。

3種可能的破解方式：

?根據密鑰的特點將密碼體制分為對稱密碼體制和非對稱密碼體制兩種。

加密密鑰Ke，解密密鑰Kd；若相等則稱為對稱加密體制/私鑰加密體制/單鑰加密體制；又可細分為流密碼(Stream Cipher)和分組密碼(Block Cipher); 流密碼：數據逐比特加密，即數據流與密鑰流逐比特進行異或（XOR）運算。

?若不相等，則稱為非對稱加密體制/公鑰加密體制/雙鑰加密體制。雙鑰密碼算法一般比較復雜，加解密速度慢。

以密碼算法對明文的處理方式為標準，則可將密碼系統分為序列密碼和分組密碼系統

分組密碼：對數據分組進行處理。

4.2 對稱密碼體系

采用的解密算法就是加密算法的逆運算，而加密密鑰也就是解密密鑰的一類加密體制。eg：古典密碼體制替代與置換密碼法、近現代密碼體制中的對稱密碼體制DES(數據加密標準)、AEA（高級加密標準）和非對稱密碼體制的RSA算法等。

1.古典密碼學??被傳統密碼學所借鑒

2.古典密碼的種類?

?4.2.1 古典密碼體制

1.替代密碼法

有單字母密碼法和多字母密碼法兩種。

移位映射法 ；倒映射法（abcd→dcba）

1）單字符單表代換密碼——凱撒密碼：明文中所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一個固定數目進行偏移后被替換成密文。

2）多字符多表代換密碼——Vigenere Cipher 使用一系列（兩個以上）代換表依次對明文消息的字母進行代換的加密方法。該技術使用多個不同的單字母代換來加密明文消息。

?

2.置換密碼法

明文字母本身不變，根據某種規則改變明文字母在原文中的相應位置，使之稱為密文的一種方法又稱為換位密碼法。

4.2.2 初等密碼分析破譯法

?

1.破譯密碼的基本方法

密碼攻擊的方法：分析破譯法/窮舉破譯法

?2.密碼分析破譯的等級

密碼攻擊者分為以下四個等級：

(1)唯密文攻擊:破譯者根據截獲的密文進行攻擊

(2)已知明文攻擊：掌握了一些相應的明文與密文

(3)選擇明文攻擊

(4)選擇密碼攻擊

4.2.3 單鑰密碼體制

加密和解密使用單一的相同密鑰的加密制度

單鑰加密體制?

有兩種加密法：分組密碼&流密碼；不僅可用于數據的加密，也可用于消息的驗證；又稱為對稱密碼體制；基本技術：替換、置換和移位

1 數據加密標準

?2 DES的工作原理

?

?

?3 工作模式

（1）電子密碼本（ECB）：

使用分組密碼方式將一長串明文分解成為適當的分組，對每一分組用加密E()函數分別加密，即ECB操作方式。

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對稱密鑰體制的加密過程

對稱密鑰體制的密鑰管理

對稱算法設計標準?

?1.分組密碼的設計思想

擴散?產生擴散的最簡單方法是通過“置換”

混淆?明文、密鑰和密文之間的關系復雜化，通常的方法是“代換”

2.分組密碼的設計要求

一 分組長度足夠大

二 密鑰量足夠大

三 算法足夠復雜

四 加密、解密算法簡單，易軟、硬件實現

五 便于分析

3.分組密碼——DES數據加密標準

1、對輸入分組進行固定的“初始置換”IP運算，表示為：(L0,R0)?IP(Input Block)/L0,R0稱為“左右半分組”，各為32比特，IP是固定的函數。

2、迭代運算，即將下面的運算迭代16輪：

Li?Ri-1 Ri?Li-1??

3、

DES算法流程圖

初始置換IP表不變

總結

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