第一章-密码学概述-1.1引言-密码学课件.ppt

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1、密码学第一章 密码学概述1.1 密码学发展概况 密码术一词最早起源于希腊语，其含义包密码术一词最早起源于希腊语，其含义包含含“隐藏隐藏”和和“书写书写”两方面的内容。两方面的内容。1.1 密码学发展概况 使用密码的目的：把信息转换成一种隐藏使用密码的目的：把信息转换成一种隐藏的方式并阻止其他人得到它。的方式并阻止其他人得到它。传统密码应用领域：军事和外交。传统密码应用领域：军事和外交。（一）古典密码（一）古典密码（1949年以前）年以前）1.1 密码学发展概况主要特点：手工编制，效率低下，安全性差。主要特点：手工编制，效率低下，安全性差。（一）古典密码（一）古典密码（1949年以前）年以前）密

2、码学的起源可以追溯到密码学的起源可以追溯到4000年前年前1.1 密码学发展概况1.1 密码学发展概况（一）古典密码（一）古典密码（1949年以前）年以前）公元前公元前17世纪的菲斯图斯（世纪的菲斯图斯（Phaistos）圆盘密码）圆盘密码（一）古典密码（一）古典密码（1949年以前）年以前）1.1 密码学发展概况 公元前公元前1世纪，古罗马皇帝凯撒使用有序的单表世纪，古罗马皇帝凯撒使用有序的单表代替密码代替密码凯撒密码为战争服务凯撒密码为战争服务c=(m+k)modq其中其中q=26,k=3,m是明文字符是明文字符,c是对应的密文字符是对应的密文字符（一）古典密码（一）古典密码（1949年以

3、前）年以前）1.1 密码学发展概况 公公元元前前11世世纪纪，周周武武王王时时姜姜尚尚用用的的“阴阴符符”的的符符契契（采采用用不不同同尺尺寸寸的的竹竹签签代代替替不不同同的的通通信信内内容）具有密码的雏形容）具有密码的雏形（一）古典密码（一）古典密码（1949年以前）年以前）1.1 密码学发展概况 1412年年，波波斯斯人人G.S.卡卡勒勒卡卡尚尚迪迪在在其其主主编编的的百百科科全全书书中，载有利用语言特征和字母频率来破译密码的方法。中，载有利用语言特征和字母频率来破译密码的方法。1466年年，佛佛罗罗伦伦萨萨人人L.B.艾艾伯伯蒂蒂发发表表了了现现存存的的最最早早密密码码学学论论文文，论论

4、述述了了利利用用字字母母频频率率进进行行密密码码破破译译的的技技术术以以及及对抗这种技术的新体制对抗这种技术的新体制多表代替。多表代替。1863年年，普普鲁鲁士士人人F.W.卡卡西西斯斯基基在在其其所所著著密密码码和和破破译技术一书中，提出了反复多表代替的破译方法。译技术一书中，提出了反复多表代替的破译方法。1883年年，荷荷兰兰人人K.克克尔尔克克霍霍夫夫出出版版军军事事密密码码学学一一书书，阐阐述述了了密密码码学学应应遵遵循循的的原原则则，提提出出了了“秘秘密密必必须须完完全全寓于密钥之中寓于密钥之中”的观点。的观点。（一）古典密码（一）古典密码（1949年以前）年以前）1.1 密码学发展

5、概况 20世世纪纪前前半半期期发发生生的的两两次次世世界界大大战战，对对密密码码学学的的发发展起到了巨大的推动作用。展起到了巨大的推动作用。从从理理论论方方面面看看，第第一一次次世世界界大大战战前前，密密码码学学重重要要的的进进展展很很少少出出现现在在公公开开文文献献中中，第第一一次次世世界界大大战战后后，陆陆续续出出现现一一些些密密码码学学公公开开文文献献，如如Friedman于于1918年年发发表表重重合合指指数数及及其其在在密密码码中中的的应应用用等等。同同样样作作为为战战时时工工作作的的产产物物，Shannon于于1949年年发发表表保保密密系系统统的的通通信信理理论，该文奠定了密码学

6、的理论基础。论，该文奠定了密码学的理论基础。1.1 密码学发展概况 从从实实际际情情况况看看，密密码码编编制制和和密密码码破破译译在在两两次次世世界界大大战战中中得得以以迅迅速速发发展展。如如第第一一次次世世界界大大战战中中的的密密码码破破译译事事件件齐齐默默尔尔曼曼电电报报等等，第第二二次次世世界界大战中的密码破译事件大战中的密码破译事件恩尼格玛、紫密等。恩尼格玛、紫密等。（一）古典密码（一）古典密码（1949年以前）年以前）1917年年1月月17日密电被截获；日密电被截获；1月月23日密电被破译日密电被破译密电内容：密电内容：德德国国将将开开始始“无无限限制制潜潜艇艇政政策策”。为为阻阻止

7、止美美国国因因此此参参战战，德德国国建建议议墨墨西西哥哥入入侵侵美美国国，并并承承诺诺帮帮助助墨墨西西哥哥从从美美国国手手中中夺夺回回得得克克萨萨斯斯、新新墨墨西西哥哥和和亚亚利利桑桑那那三三州州，德国将提供军事和资金援助。德国将提供军事和资金援助。直接后果：美国参战，缩短了一战进程。直接后果：美国参战，缩短了一战进程。1月月25日电文内容转报美国总统日电文内容转报美国总统4月月6日美国正式参战日美国正式参战1.1 密码学发展概况1.1 密码学发展概况（一）古典密码（一）古典密码（1949年以前）年以前）二战期间德国人使用的二战期间德国人使用的Enigma（恩尼格玛）（恩尼格玛）转轮密码机转轮

8、密码机1.1 密码学发展概况（一）古典密码（一）古典密码（1949年以前）年以前）发明人：亚瑟发明人：亚瑟谢尔比乌斯谢尔比乌斯1918年：申请专利年：申请专利1925年：批量生产年：批量生产 1926年：德军装备年：德军装备“恩尼格玛恩尼格玛”德德军军战战车车里里装装备备的的恩恩尼尼格格玛玛密密码码机机1.1 密码学发展概况德国海军德国海军U型潜艇型潜艇1.1 密码学发展概况（19121954）破译恩尼格玛的功臣破译恩尼格玛的功臣阿兰阿兰图灵图灵(Alan Turing)“计算机之父计算机之父”“人工智能之父人工智能之父”“破译之父破译之父”1.1 密码学发展概况1.1 密码学发展概况（一）古

9、典密码（一）古典密码（1949年以前）年以前）二战期间日本人使用的二战期间日本人使用的Purple（紫密）（紫密）1937年研制成功，装备于日本海军。年研制成功，装备于日本海军。1.1 密码学发展概况美国国防部首席密码分析员美国国防部首席密码分析员威廉威廉弗里德曼弗里德曼破译紫密的功臣破译紫密的功臣 19431943年年4 4月月1717日日上上午午1111时时，美美海海军军情情报报处处破破译译了了一一份份有有关关“日日帝帝国国海海军军司司令令山山本本五五十十六六将将前前往往前前线线视视察察的的详细日程详细日程”密码电报。密码电报。精确时间：精确时间：4月月18日上午日上午9：35详细地区：卡

10、希利北面详细地区：卡希利北面50英里处的上空。英里处的上空。日本日本“海军之花海军之花”山本五十六山本五十六 之死之死 1.1 密码学发展概况（二）近代密码学（从（二）近代密码学（从1949年到年到1975 年）年）1967年年，Kahn收收集集整整理理了了两两次次世世界界大大战战的的大大量量史史料料，出出版版了了破破译译者者一一书书，对对密密码码学学的的历历史史作作了了相相当当完完整整的的记记述述，为为密密码码技技术术的的公公开开化化、大大众众化化拉拉开开了了序序幕幕。此此后后，密密码码学学文文献献慢慢慢慢地地但但却源源不断地开始涌现。却源源不断地开始涌现。1.1 密码学发展概况（三）现代密

11、码学（从（三）现代密码学（从1976 年至今）年至今）1976年，美国国家标准局公布联邦信息处理标准年，美国国家标准局公布联邦信息处理标准数数据加密标准（据加密标准（DES），这是国际上第一个被公布出来的标，这是国际上第一个被公布出来的标准算法。准算法。1976年年11月，月，Diffie和和Hellman发表发表“密码学的新方密码学的新方向向”，提出了适应网络保密通信的，提出了适应网络保密通信的公钥密码公钥密码思想，开创思想，开创了公钥密码学的新纪元。了公钥密码学的新纪元。20世纪世纪70年代以来，随着微电子技术、通信技术及年代以来，随着微电子技术、通信技术及计算机技术的发展，以实际保密为准

12、则，以计算复杂性计算机技术的发展，以实际保密为准则，以计算复杂性理论为基础的现代密码学日趋成熟。理论为基础的现代密码学日趋成熟。2密码编码学与网络安全密码编码学与网络安全William Stallings 著，电子工著，电子工业出版社业出版社 5现代密码学陈鲁生，沈世镒编著，科学出版社现代密码学陈鲁生，沈世镒编著，科学出版社 3应用密码学应用密码学Bruce Schneier 著，机械工业出版社著，机械工业出版社4密码学导引冯登国，裴定一编著，科学出版社密码学导引冯登国，裴定一编著，科学出版社1.1 密码学发展概况参考书目参考书目1应用密码学手册应用密码学手册(加加)Alfred J.Menezes，Paul C.van Oorschot，Scott A.Vanstone 著，胡磊，王鹏等译，电子著，胡磊，王鹏等译，电子工业出版社工业出版社