网络信息安全_密码学基本概念41092.pdf

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1、.密码学基本概念 一.学科分类 密码术（Cryptology）(1)密码学(Cryptography)研究如何构建强大、有效的加密/解密方法体系的学科 (2)密码分析学(Cryptanalysis)研究加密/解密方法体系所存在的弱点，找出破译密码方法的学科 二.基本加密通信模型 Alice Bob&Eve 的加密通信：Alice 和 Bob 要进行通信，而 Eve 将会截获他们的消息，所以他们使用加密的方法通信 1.基本概念 明文(Plaintext)是一组 Alice 和 Bob 都能够理解其含义的消息或者数据 密文(Cipher text)是一组变换后的数据或消息，它使得非法用户不能理解其

2、中的信息 密钥（Key）能控制变化结果的参数信息 加密(Encryption)使用一套变换方法，使其输出的密文依赖于输入的明文和加密密钥(eKey)明文 明文 密 文 密 文 Alice Bob Eve 信道 加密法 加密密钥 解密密钥 解密法 截获 秘钥信道.解密(Decryption)使用一套变换方法，使其输出的明文依赖于输入的密文和解密密钥(dKey)用符号表示 加密：Cipher text=Encryption(Plaintext,eKey)解密：Plaintext=Decryption(Cipher text,dKey)2.体系划分 以加密密钥和解密密钥的关系来划分为体系：1。如果加

3、密密钥(eKey)和解密密钥(dKey)相同，或者实质上相同，这样的加密体系称为单钥或对称密钥体系 2。如果加密密钥(eKey)和解密密钥(dKey)不相同，或者很难从其中一个密钥推导出另一个密钥，这样的加密体系称为 双钥或非对称密钥体系 三.实例 1 对称密钥 在经典加密方法中使用两种类型进行变换：(1)换位法(Permutation cipher/Transposition cipher)：明文中的每个字母或符号没有改变，但它们在密文中的位置进行了重新排列。经典换位加密法 序号 名称 类型 1 Rail Fence 加密法 换位法 2 置换加密法 换位法 3 列换位加密法 换位法 4 双重

4、列换位加密法 换位法 (2)替换法(Substitution cipher)：将明文中每个字母、数字、符号按一定规则替换成另外一个符号。又可分为单码替换、多码替换、多图替换 单码替换：明文被映射到一个固定的替换表中 多码替换：明文被映射到多于一个替换表中 多图替换：序号 名称 类型.1 简单位移加密法 经典单码替换 2 关键词加密法 经典单码替换 3 仿射加密法 经典单码替换 4 多文字加密法 经典单码替换 序号 名称 类型 1 Vigenere 加密法 经典多码加密法 2 自动密钥加密法 经典多码加密法 3 Nihilist 加密法 经典多码加密法 4 圆柱面加密法 经典多码加密法 5 回转

5、轮加密法 经典多码加密法 序号 名称 类型 1 Playfair 加密法 经典多图加密法 2 Hill 加密法 经典多图加密法 (3)现代加密技术在电子通信技术和计算机广泛使用的背景之下产生，基于明文的二进制表示，而非传统的字符，其关键在于生成随机性良好的密钥。现代流加密法：将明文的字符、数据等按某种方案(如 ASCII)转变为二进制数的形式，然后和秘钥流进行 XOR(异或逻辑运算)，生成密文流。流加密的关键在于生成一个随机秘钥流 常用的秘钥流生成器为：线性反馈位移寄存器(LFSR)现代块加密法：把明文二进制流划分为若干分组，通常分组等长度，分别使用秘钥进行加密，称为块加密算法 块加密几种标准

6、模式：（1）电子编码簿模式（ECB）常用 明文流 秘钥流流 密文流 XOR XOR 明文流 流 秘钥流.（2）加密-块-链模式（CBC）常用 (3)输出-反馈模式(OFB)常用 （4）计数器模式(CTR)(5)补偿编码簿模式（OCB）（6）密文反馈模式(CFB)2 公钥（Public-key）公钥加密解密过程概念 公钥的生成：.公钥通信：数字签名 共享消息：.四。破译的方式和方法 根据攻击者所具备的信息分：(1).密文攻击(cipher text-only)只凭从密文中获得的所有信息来生成明文 (2).已知明文攻击(known-plaintext)根据已有的某些”密文-明文”对，用来发现秘钥

7、小例子：中途岛海战前，美军经常从截获的日军电报中发现代号为“AF”的地点，于是判断“AF”就是日军的主攻地点，怀疑是中途岛。于是发一封电报用简单密码，上面写着中途岛缺乏淡水，结果在截获的日军电报中说“AF”缺乏淡水，于是确定了日本的进攻方向。(3).选择明文攻击（chosen-plaintext）攻击者给加密者提供精心选取的明文，期望加密者能利用这些明文信息来加密，然后攻击者根据生成的密文与选取的明文之间的存在的对应信息，发现加密者的秘钥(4).选择密文攻击(chosen-ciphertext)其他攻击方法：穷举法 尝试所有可能的秘钥来解密所掌握的密文，直到获得正确的明文 或者使用一个确定的秘

8、钥，针对所有可能的明文来加密，直到获得正确的密文。.统计分析方法 通过分析密文或者明文的字符统计规律来找出秘钥，原因是特定语言存在特定的字符统计规律。多见于古典加密算法。数学分析方法 根据加密算法自身的数学特性和某些密码学特征，通过数学计算的方式破解密码。一些图表：序号 名称 类型 1 Rail Fence 加密法 换位法 2 置换加密法 换位法 3 列换位加密法 换位法 4 双重列换位加密法 换位法 序号 名称 类型 1 简单位移加密法 经典单码替换 2 关键词加密法 经典单码替换 3 仿射加密法 经典单码替换 4 多文字加密法 经典单码替换 序号 名称 类型 1 Vigenere 加密法

9、经典多码加密法 2 自动密钥加密法 经典多码加密法 3 Nihilist 加密法 经典多码加密法 4 圆柱面加密法 经典多码加密法 5 回转轮加密法 经典多码加密法 序号 名称 类型 1 Playfair 加密法 经典多图加密法 2 Hill 加密法 经典多图加密法 序号 名称 类型 1 线形反馈唯一寄存器(LFSR)方法 流加密法 2 RC4 流加密 流加密法 3 A5 流加密 流加密法 4 单元自动操作(CA)流加密法.序号 名称 1 乘积加密法 块加密法 2 DES 加密法 块加密法 3 IDEA 加密法 块加密法 4 AES 加密法 块加密法 序号 名称 类型 RSA 系统 公钥加密 背包系统 公钥加密 流加密模式 流加密的关键在于生成一个随机秘钥流 常用的秘钥流生成器为：线性反馈位移寄存器(LFSR)块加密的几种模式 明文流 秘钥流流 密文流 XOR XOR 明文流 流 秘钥流.公钥通信：.数字签名 更多信息请查阅 en.wikipedia.org/wiki/Cryptography