对称密码古典密码.doc

袆第二讲对称密码----古典密码蚄一、内容提要莂为什么需要密码芈基本的概念和术语腿密码学的历史肄传统加密的古典技术肂---代替密码芀---置换密码芇为什么需要密码螇信息的存储:在公开的地方袃信息的交换:使用非隐秘介质莁信息的传输:通过不安全信道蒆基本概念芆密码学(Cryptology):是研究信息系统安全保密的科学。薃密码编码学(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。膈密码分析学(Cryptanalytics):主要研究加密消息的破译或消息的伪造。螈基本术语蚆消息被称为明文(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)。莄对明文进行加密操作的人员称作加密员或密码员(Cryptographer)。膀密码算法(CryptographyAlgorithm):是用于加密和解密的数学函数。袆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)。肅所传送消息的预定对象称为接收者(Receiver)。肄接收者对密文解密所采用的一组规则称为解密算法(DecryptionAlgorithm).芁二、传统密码体制艿1、凯撒密表蒄?袄加解密过程示意图聿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,分别称为加莇密密钥(EncryptionKey)和解密密钥(DecryptionKey)。羄芁Y膀加密机蒅Alice莃解密机肁Bob膁密钥源袈Oscar肇安全信道螁X罿X羆K加密通信的模型蒆密码学的目的: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。薂密码体制肀密码体制:它是一个五元组(P,C,K,E,D)满足条件:荿(1)P是可能明文的有限集;(明文空间)袅(2)C是可能密文的有限集;(密文空间)节(3)K是一切可能密钥构成的有限集;(密钥空间)肁*(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:蒇PC和dK:CP分别为加密解密函数,满足dk(ek(x))=x,这里x∈P。莅密码算法分类-i肃按照保密的内容分:衿1)受限制的(restricted)算法:算法的保密性基于保持算法的秘密。衿2)基于密钥(key-based)的算法:算法的保密性基于对密钥的保密。螄密码算法分类-ii螃基于密钥的算法,按照密钥的特点分类:羀对称密码算法(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。羈非对称密钥算法(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)。膃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。蒃密码算法分类-iii羂1)按照明文的处理方法:肆分组密码(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。袇流密码(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。芄序列密码是手工和机械密码时代的主流。蝿密码学的历史蒈密码学的起源和发展(1)芆三个阶段:羄1949年之前,密码学是一门艺术;袀1949~1975年,密码学成为科学;薇1976年以后,密码学的新方向——公钥密码学。螆密码学的起源和发展(2)蒀1949年之前:古典密码(classicalcryptography)羂密码学还不是科学,而是艺术。罿出现一些密码算法和加密设备。膅密码算法的基本手段(substitution&permutation)出现,针对的是字符。膁简单的密码分析手段出现。蝿密码学的起源肈隐写术(steganography):通过隐藏消息的存在来保护消息。薄隐形墨水;羁字符格式的变化;螀图像膆Example-1肄?(象形文字的修改)ModifiedHieroglyphics,:古埃及法老坟墓上的文字薈思想:代替(substitution)蒃Example-2蒂?CaesarCipher,……XYZ蚇DEFGHIJ……ABC膆明文:Caesa