计算机网络安全--第二章 密码技术

计算机网络安全

第2章 密码技术

计算机网络安全

第二章

密码技术

Internet在给人们带来各种便捷的同时， 网络上的种种不安全因素使得个人信息的安 全受到严重威胁.密码技术是应对网络安全威胁的有效手段 之一，多种密码技术的综合应用可以保证信 息的机密性、完整性和消息源的不可否认性.

同时密码技术也是身份认证的理论基础。2

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第二章本章内容提要:

密码技术

密码技术概述 古典密码体制

对称密码体制 非对称密码体制 椭圆曲线密码体制 密码技术应用案例 密码技术发展趋势07:22:473

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2.1

密码技术概述

密码技术的最原始目的是秘密通信 密码学早在公元前400多年就产生了。 古人有意识地使用一些简单的方法来加 密信息，以确保他们通信的机密

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密码技术概述

是作为加密输入的原始 消息，即消息的原始形 密码学概念 式 明文经密码变换成的一种 明文(消息)(Plaintext) 隐蔽形式

密文(Ciphertext) 将明文变换为密文的过 加密(Encryption) 接收者对密文进 程 加密的逆过程， 解密(Decryption) 行解密时所采用 即由密文恢复出 的一组规则 原明文的过程 加密算法(Encryption algorithm) 解密算法 控制加密和解密 密钥(Key) 算法操作的数据

密码员对明文进行 处理，分别称为 加密时所采用的一 加密密钥和解密 组规则 密钥5

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密码技术概述 密码编码学是对信息进行编 码实现隐蔽信息的一门学问， 以保护信息在传递过程中不 被敌方窃取、解读

密码学是研究信息系统安全保密的科学，它包含 两个分支，即密码编码学(Cryptography)和密 码分析学(Cryptanalytics)。密码分析学则是研究分析破 译密码的学问。密码分析学 和密码编码学构成了信息安 全的攻防体系 07:22:476

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密码技术概述

由信息安全的攻防两个方面共同构筑了信息保密系 统的模型，如图所示流密码 单钥体制(对称 密码体制) 分组密码

密码系统双钥体制(非对称 密码体制或公钥体制)

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2.2

古典密码体制

现代密码的基本原理一般是基于复杂的 数学运算或者数学难题的，而古典密码的两 个基本工作原理是代换和置换。代换是指通 过对于明文进行符号替换得到密文的加密方 法；而置换则是通过对于明文进行书写位置 交换而得到密文的加密方法。虽然古典密码 技术很少独立应用于网络安全应用中，但这 些古典密码的基本手段仍是构造现代对称加 密算法的核心技术。

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2.2

古典密码体制 代换密码

置换密码

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代换密码

通过符号的简单替换而达到掩 盖明文信息的

目的，也就是将 代换密码的思想 明文中的字母由其他字母、数 字或者符号取代的一种方法， M 称为明文空间，C 称为密文空间，其中的替代方案就称为密钥。 K 称为密钥空间。E K (m) 为以k为密钥将明文消息加密的函数， K (c) 则为以k为密钥将密文解密的函数。 D 则加密和解密映射定义为

Ek (m) m k (mod N ) Dk (c) c k (mod N )

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凯撒密码历史上，凯撒大帝曾用此方法对重要的军 事信息进行加密 。 根据现有的记载，当时也没有任何技术能 够解决这一最基本、最简单的密码。 现存最早的破解方法记载在公元9世纪阿拉 伯的阿尔· 肯迪的有关发现频率分析的著作 中。 11

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凯撒密码

加密规则：位移量=3!

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代换密码

【例】 设明文为Caesar cipher is a substitution,取k=3采用凯撒 密码进行加密变换，同时给出逆变换。明文：m=Caesar cipher is a substitution。 加密：c: ,对应得到字母F a: ,对应得到字母D e: ,对应得到字母H 其余字母加密运算类似。 经凯撒密码变换后得到的密文是：C=FDHVDU FLSKHU LV D VXEVWLWXWLRQ 解密：解密代换是加密代换的逆变换，对于密文C执行解密变换可以得到对应的 明文m。 F: ,对应得到字母C D: ,对应得到字母A H: ,对应得到字母E

如何破解？ 07:22:4713

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对于第一种情况，攻击者可以 即使使用唯密文攻击，恺撒密码也 通过使用诸如频率分析或者样 式单词分析的方法，马上就能 是一种非常容易破解的加密方式。 从分析结果中看出规律，得出

两种情况：

加密者使用的是恺撒密码。

攻击者知道(或者猜测)密码中使用了某个 简单的替换加密方式，但是不确定是恺撒密 码； 攻击者知道(或者猜测)使用了恺撒密码， 但是不知道其偏移量。对于第二种情况，它的偏移量最多就是25因 此可以通过穷举法，很轻易地进行破解

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穷举法：方法是在表格中写下密文中的某个小片段 使用所有可能的偏移量解密后的内容—— 称为候选明文。 分析表格中的候选明文是否具有实际含义， 得出正确的偏移量，解密整个密文。 例如密文片段是： "EXXEGOEXSRGI"

可以很快看出其正确的偏移量是415

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代换密码1、单表代换密码(Monoalphabetic Cipher) 是指对于一个给定的加密密钥，明文消息空间 【例】 简单的代换密码，设M=C= ,首先将26个英文字母与模26的剩余类集合 中的每一元素将被代换 {0,1,2,…,25}建立一一对应关系，所包含元素表示为A=0,B=1,…,Z=25。将加 为密文消息空间中的唯 密算法 定义为下面的 上的一个置换为 一元素 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 21 12 25 17 24 23 19 15 22 13

凯撒密码就属于单表代 18 3 9

换密码 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 5 10 2 8 16 11 14 7 1 4 20 0 6 那么相应的解密算法 为 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 24 21 15 11 22 13 25 20 16 12 14 18 1 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 9 19 7 17 3 10 6 23 0 8 5 4 2

明文消息“monoalphabetic cipher”加密为下面的密文消息：Jkfkvdcpvmyowz zwcpyq

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代换密码

仿射密码，即定义代换密码系统

Ek (m) k1m k2 (mod N ) Dk (c) k1 1 (c k2 )(mod N )

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代换密码【例】设密钥对为(7,2),加密函数为7m+2(mod 26),对于明文消息happy进行 加密变换，并给出相应的解密变换。 加密变换如下： 首先转换明文字母h,a,p,p,y为对应的数字7,0,15,15,24。 h→7 加密：(7×7+2) mod 26=25 →z a→0 加密：(0×7+2) mod 26=2 →c p→15 加密：(15×7+2)mod 26=3 →d p→15 加密：(15×7+2)mod 26=3 →d y→24 加密：(24×7+2)mod 26=14 →o 由此，得到明文消息happy在7m+2(mod 26)仿射加密变换下得到的密文为 zcddo 解密变换如下： 首先转换密文字母z,c,d,d,o为对应的数字25,2,3,3,14,根据仿射变换的定义，加 密密钥对(7,2)相应的解 …… 此处隐藏：2684字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……