对称密码古典密码.doc

虿第二讲对称密码----古典密码薄一、内容提要膂为什么需要密码袁基本的概念和术语袆密码学的历史芆传统加密的古典技术袁---代替密码羁---置换密码芇蚄为什么需要密码羄信息的存储:在公开的地方肁信息的交换:使用非隐秘介质蚈信息的传输:通过不安全信道莆蚃基本概念肁密码学(Cryptology):是研究信息系统安全保密的科学。聿密码编码学(Cryptography):主要研究对信息进行编码(压缩、保密和纠错),实现对信息的隐蔽。袃密码分析学(Cryptanalytics):主要研究加密消息的破译或消息的伪造。蒂膁基本术语蒀消息被称为明文(Plaintext)。用某种方法伪装消息以隐藏它的内容的过程称为加密(Encryption),被加密的消息称为密文(Ciphertext),而把密文转变为明文的过程称为解密(Decryption)。薅对明文进行加密操作的人员称作加密员或密码员(Cryptographer)。蒄密码算法(CryptographyAlgorithm):是用于加密和解密的数学函数。芁密码员对明文进行加密操作时所采用的一组规则称作加密算法(EncryptionAlgorithm)。薆所传送消息的预定对象称为接收者(Receiver)。芇接收者对密文解密所采用的一组规则称为解密算法(DecryptionAlgorithm).芃二、传统密码体制莁1、凯撒密表羇•螅加解密过程示意图肂蒁加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥的控制下进行的,分别称为加莈密密钥(EncryptionKey)和解密密钥(DecryptionKey)。蒇螁Y薀加密机蝿Alice羅解密机袄Bob蚀密钥源羆Oscar蚇安全信道薃X蚀X莇K加密通信的模型肅莂螀螈螆莅袀密码学的目的:Alice和Bob两个人在不安全的信道上进行通信,而破译者Oscar不能理解他们通信的内容。膈密码体制芄密码体制:它是一个五元组(P,C,K,E,D)满足条件:膃(1)P是可能明文的有限集;(明文空间)羀(2)C是可能密文的有限集;(密文空间)蕿(3)K是一切可能密钥构成的有限集;(密钥空间)羆*(4)任意k∈K,有一个加密算法eK∈E和相应的解密算法dK∈D,使得eK:羂PC和dK:CP分别为加密解密函数,满足dk(ek(x))=x,这里x∈P。肀蚆密码算法分类-i蒄按照保密的内容分:螁1)受限制的(restricted)算法:算法的保密性基于保持算法的秘密。腿2)基于密钥(key-based)的算法:算法的保密性基于对密钥的保密。肇密码算法分类-ii膆基于密钥的算法,按照密钥的特点分类:螄对称密码算法(ipher):又称传统密码算法(conventionalcipher),就是加密密钥和解密密钥相同,或实质上等同,即从一个易于推出另一个。又称秘密密钥算法或单密钥算法。艿非对称密钥算法(ipher):加密密钥和解密密钥不相同,从一个很难推出另一个。又称公开密钥算法(public-keycipher)。蒈公开密钥算法用一个密钥进行加密,而用另一个进行解密。其中的加密密钥可以公开,又称公开密钥(publickey),简称公钥。解密密钥必须保密,又称私人密钥(privatekey)私钥,简称私钥。薄密码算法分类-iii薃1)按照明文的处理方法:艿分组密码(blockcipher):将明文分成固定长度的组,每个分组都用相同的密钥进行加密产生相同、输出也是固定长度的密文。衿流密码(streamcipher):又称序列密码。序列密码每次加密一位或一字节的明文,然后用相关但不同密钥加密产生相应的密文,相同的明文分组由于在明文序列中的位置不同对应的密文不同,也可以称为流密码。莆序列密码是手工和机械密码时代的主流。节荿芀密码学的历史螄密码学的起源和发展(1)莅三个阶段:葿1949年之前,密码学是一门艺术;蒇1949~1975年,密码学成为科学;蒅1976年以后,密码学的新方向——公钥密码学。肄蕿密码学的起源和发展(2)袇1949年之前:古典密码(classicalcryptography)芇密码学还不是科学,而是艺术。袂出现一些密码算法和加密设备。虿密码算法的基本手段(substitution&permutation)出现,针对的是字符。芈简单的密码分析手段出现。蚅蚁密码学的起源蝿隐写术(steganography):通过隐藏消息的存在来保护消息。虿隐形墨水;莇字符格式的变化;蚄图像袈螆Example-1袅•(象形文字的修改)ModifiedHieroglyphics,:古埃及法老坟墓上的文字膇思想:代替(substitution)薇膂Example-2节•CaesarCipher,……XYZ羅DEFG