第3章密码学基础

山东交通学院

第3章 密码学基础

网络安全技术课程 Copyright(c)2009-2010 邢朝辉

第3章 密码学基础

学习目标 掌握密码学的基本概念和术语 对称和非对称密码的区别 古典密码学的基本方法 DES算法、AES算法、RSA算法的基本原理

内容

12 3

3.1密码学概述

3.2古典密码学

3.3对称密码学

4

3.4非对称密码算法

网络安全技术课程Copyright(c)2009-2010 邢朝辉

3.1密码学概述

3.1.1密码学发展史

3.1.2密码系统的概念

3.1.3密码的分类

3.1.4近代加密技术

3.1.5密码的破译

3.1.1密码学的发展史量子密码

公元前5世纪，古希腊斯巴达出现原始的密码器 公元前1世纪，高卢战争使用了恺撒密码公钥密码

公元16世纪，提出著名的维吉尼亚密码DES对称加密

第二次世界大战中，恩格玛密码 1975年 DES(数据加密标准) 1977年公钥密码 1985年量子密码恺撒(Caesar) 恩格玛密码机 Enigma

维吉尼亚密码 Vigenere cypher

斯巴达原始密码器

3.1.1密码学的发展史

1

2

3

1949年之前， 密码学还不是 科学,而是艺术 。特点：数据 的安全基于算 法的保密。

1949~1975年 ，密码学成为 科学。计算机 出现。特点： 数据的安全基 于密钥的保密 而不是算法的 保密。

1976年以后， 密码学的新方 向—公钥密码 学。特点：公 钥密码使得发 送端和接收端 实现无密钥传 输。

3.1.2密码系统

密钥 K 不安全信道

密钥 K

明文 M

明文 M

加密变换

密文 C

解密变换

密码分析

密码学的目的：A与B通过不安全的信道进行通信，而截获者不能理解他们 的通信内容。

网络安全技术课程Copyright(c)2009-2010 邢朝辉

密码体制--》五元组(M,C,K,E,D) (1)M是明文空间 (2)C是密文空间 (3)K是密钥空间 (4)对于密钥空间的任一密钥有–加密算法Ek:M->C –解密算法Dk:C->M –且满足Dk(Ek(M))=M。

网络安全技术课程Copyright(c)2009-2010 邢朝辉

3.1.4 近代加密技术 1.对称加密算法(synmetric algorithm), 加密和解密过程均采用相同密钥。

DES、3DES、IDEA、RC2、RC4、RC5、

方案

&# 加密密钥K 密文

&#

方案解密密钥K

明文

密文

明文

密钥K 文件

数学变换 函数

密文

密钥K 密文

数学变换 函数

文件

网络安全技术课程Copyright(c)2009-2010 邢朝辉

对称加密算法优点

缺点密钥的分发与管理比较困 难，特别是当通信的人数 增加时，密钥数目急剧膨 胀。 例如，n个人之间相互通 信，需要 ？ 个密钥？

运算速度快 硬件容易实现

n(n-1)/2

3.1.4 近代加密技术2、非对称加密体制 加密和解密使用不同的密钥。

公开密钥算法特点： 公钥加密，私钥解密。 解密密钥不能根据加密

密钥推算出来。 加密密钥能公开。

网络安全技术课程Copyright(c)2009-2010 邢朝辉

明文Hi HiBob Bob Alice Alice

B 的公钥

B 的私钥明文Hi Bob Hi Bob Alice Alice

Ciphertext

Alice

加密

解密

Bob

A 发送机密信息给 B, 知道只有 B 可以解密 A 用 B 的公钥加密 (公开) B 使用自己的私钥解密 (保密)

加密：EK1(M)=C 解密：DK2(C)=M 其中K1,K2为一对密钥中的公开密钥和私有密钥

公开密钥体制优点不需要对密钥通信进 行保密，所需传输的 只有公开密钥。 可用于 数据的加/解密 数字签名

缺点加密和解密的运算时间比较长 限制了它的应用范围。

3.1.5密码的破译从窃取者角度看密码分析

已知明文的破译方法 选定明文的破译方法差别分析法 密钥的穷尽搜索

其他密码破译方法

内容

12 3

3.1密码学概述

3.2古典密码学

3.3对称密码学

4

3.4非对称密码算法

网络安全技术课程Copyright(c)2009-2010 邢朝辉