第10章密码学理论基础.ppt
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1、第10章 密码学理论基础,10.1 密码系统分类及数学模型 10.2 密码学理论基础,10.1 密码系统分类及数学模型,10.1.1 密码系统的分类,1. 古代加密,如隐写术、 Scytale加密,藏头诗、藏尾诗、绘画等,2. 古典密码,主要有:单表代替密码、多表代替密码及转轮密码,3. 近代密码,1949年Claude Shannon发表的保密系统的通信理论 1976年,WDiffie和MHellman发表了密码学的新方向一文,开辟了公开密钥密码学的新领域 1978年出现的RSA公钥密码体制,成为公钥密码的杰出代表 美国国家标准局(NBS,即现在的国家标准与技术研究所NIST)正式公布实施了
2、美国的数据加密标准(DataEncryptionStandard,DES),公开了它的加密算法,并被批准用于政府等非机密单位及商业上的保密通信 椭圆曲线密码体制、混沌密码、量子密码等,图101 保密系统模型,10.1.2 密码系统数学模型,1. 保密学包含密码编码学和密码分析学两个分支 (1)密码编码学是指研究和设计各种密码体制,使信息得到安全的隐藏体制; (2)密码分析学是指在未知密钥的情况下研究分析破译密码,以便获取已隐藏的信息。也就是说,将窃听者在仅知密文或已知明文,以及既知密文又可自选任意数量的明文而获得的密文的条件下,分析推导出明文。 (3)密码编码和密码分析是矛盾的双方,密码学就是
3、在矛盾双方不断地推动和促进下发展的。,10.2 密码学理论基础,10.2.1 密码系统的基本概念,明文(Plaintext)(或消息) 需要采用某种方法对其进行变换来隐藏所载荷的信息的消息或字符串; 密文(Ciphertext)(或称密报) 明文经过某种变换后成为一种载荷着不能被非授权者所理解的隐藏信息的消息或字符串; 加密(Encryption)明文变换成密文的变换操作过程; 解密(Decryption) 利用密钥从密文恢复成明文的操作过程,即加密的逆过程; 接收者预定接收密文的人员,接收者知道密钥是非常关键的;,2. 一些术语,加密算法加密者对明文进行加密所采用的一组法则,又称为加密编码;
4、 解密算法利用密钥将密文进行解密所采用的一组法则,又称为解密译码; 加密密钥加密算法通常在一组密钥的控制下进行,这组密钥称加密密钥; 解密密钥解密算法也是在一组密钥的控制下进行,这组密钥称为解密密钥; 单钥密码体制在加密和解密过程中,加密密钥和解密密钥相同,或从一个易得出另一个的密码体制,也称私钥密码体制;,双钥密码体制在加密和解密过程中,加密密钥和解密密钥不相同,而且从一个难以得出另一个的密码体制,它使加密能力和解密能力分开,一般而言,双钥体制(但不是所有双钥体制)又称公开密钥密码体制,它是现代密码学的核心,特别对认证系统大有作为; 截取者截取已加密了的消息的任何人,是非授权的、截取机密的人
5、,一般情况下,截取者不知道密钥; 密码分析是在未知密钥的情况下,通过分析从截获的密文中推断出明文的过程。,(1) 明文空间,即全体明文的集合。 (2) 密文空间,即全体密文的集合。 (3) 密钥空间,即全体密钥的集合。通常每个密钥k都由加密密钥ke和解密密钥kd组成,kke,kd,ke与kd可能相同也可能不同。 (4) 加密算法,即加密密钥控制的加密变换的集合。 (5) 解密算法,即解密密钥控制的解密变换的集合。,3. 一个密码体制(Cryptosystem)通常由五部分组成:,设m是一个明文,kke,kd是一个密钥,则,(10-13),(10-14),注:,(A)解密变换是加密变换的逆变换,
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