对称密码古典密码.doc

莇第二讲对称密码----古典密码螄一、内容提要肄为什么需要密码膂基本的概念和术语螈密码学的历史薆传统加密的古典技术螃---代替密码节---置换密码腿羄为什么需要密码薂信息的存储:在公开的地方莁信息的交换:使用非隐秘介质薀信息的传输:通过不安全信道蚆薅基本概念莁密码学(Cryptology):是研究信息系统安全保密的科学。蚇密码编码学(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。蒈密码分析学(Cryptanalytics):主要研究加密消息的破译或消息的伪造。莄蒁基本术语肈消息被称为明文(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)。袆对明文进行加密操作的人员称作加密员或密码员(Cryptographer)。膃密码算法(CryptographyAlgorithm):是用于加密和解密的数学函数。薁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)。葿所传送消息的预定对象称为接收者(Receiver)。薇接收者对密文解密所采用的一组规则称为解密算法(DecryptionAlgorithm).羂二、传统密码体制蚁1、凯撒密表袀•肅加解密过程示意图羄螁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,分别称为加肆密密钥(EncryptionKey)和解密密钥(DecryptionKey)。螇螃Y袁加密机蒇Alice膅解密机蒂Bob羁密钥源袈Oscar羇安全信道薅X羀X艿K加密通信的模型莅芄肀蚀肇肃膀密码学的目的: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。螇密码体制薅密码体制:它是一个五元组(P,C,K,E,D)满足条件:袂(1)P是可能明文的有限集;(明文空间)芀(2)C是可能密文的有限集;(密文空间)膈(3)K是一切可能密钥构成的有限集;(密钥空间)芆*(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:袅PC和dK:CP分别为加密解密函数,满足dk(ek(x))=x,这里x∈P。莀蕿密码算法分类-i螄按照保密的内容分:蚃1)受限制的(restricted)算法:算法的保密性基于保持算法的秘密。蒀2)基于密钥(key-based)的算法:算法的保密性基于对密钥的保密。罿密码算法分类-ii蒆基于密钥的算法,按照密钥的特点分类:莂对称密码算法(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。蒀非对称密钥算法(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)。莀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。袄密码算法分类-iii蒅1)按照明文的处理方法:薀分组密码(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。薇流密码(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。蚆序列密码是手工和机械密码时代的主流。膄虿羈密码学的历史莈密码学的起源和发展(1)羃三个阶段:蝿1949年之前,密码学是一门艺术;荿1949~1975年,密码学成为科学;螆1976年以后,密码学的新方向——公钥密码学。螂衿密码学的起源和发展(2)螀1949年之前:古典密码(classicalcryptography)蒈密码学还不是科学,而是艺术。螅出现一些密码算法和加密设备。罿密码算法的基本手段(substitution&permutation)出现,针对的是字符。袇简单的密码分析手段出现。羅薄密码学的起源聿隐写术(steganography):通过隐藏消息的存在来保护消息。芇隐形墨水;蚇字符格式的变化;莂图像莃蚈Example-1膅•(象形文字的修改)ModifiedHieroglyphics,:古埃及法老坟墓上的文字聿思想:代替(substitution)袇膄Example-2薃•CaesarCipher,……XYZ蕿DEFG