密码学
基本概念
完整性---信息仅能被合法用户访问，不能泄漏给非法用户，实体或过程
保密性---自由只有在授权方或者以授权方式进行修改，所有资源没有授权则不能修改。保证数据完整性，就是保证数据不能被偶然或者蓄意编辑，或者攻击
可用性---资源只有在适当的时候被授权访问，并按需求使用。
密码学
密码学基本概念-密码体制、古典密码及破译方法、量子密码
分组密码-分组密码概念、DES算法、AES算法，SM4算法、分组密码工作模式
序列密码-线性反馈移位寄存器、RC4、ZUC
Hash函数-Hash函数的安全性、MD5算法、SHA算法、SM3算法、HMAC算法
公钥密码体制-Diffe-Hellman与ElGamal体制、椭圆曲线密码
数字签名-数字签名
认证-身份认证、报文认证
密钥管理-对称密钥分配、非对称密钥分配
密码体制
通用秘密体系：
1、明文空间M-全体明文集合
2、密文空间C-全体密文集合
3、加密算法E-一组明文M到密文C的加密变换
4、解密算法D-一组密文C到明文M的加密变换
5、密钥空间K-包含加密密钥和解密密钥的全体密钥集合
密码攻击方法
穷举攻击-对截获到的密文尝试遍历所有可能的密钥，直到获取正确的明文；或者使用固定的密钥对所有的可能的明文加密，直到与截获到的密文一致
统计分析攻击-利用已经获取到的明文与明文已知统计规律进行破译的方法
数学分析攻击-密码分析者针对加解密算法的数学基础和密码学特征，通过数学求解的方法来破译密码。
攻击密码类型
仅知密文-通过截获的密文破解密码
已知明文-已知明文与密文对，来破解密码
选择明文-不仅可以得到一些明文与密文对，还能选择被加密的明文，并获取相应的密文
选择密文-选择一些密文，并得到相应的明文
古典密码
置换密码-明文字母不变，但位置被打乱
代替密码-建立一个替换表，加密时通过查表将明文每个字母替换为相应字符，生成密文。
加法密码-加法密码的映射函数为：f(ai)=bi=aj,j=i+k mod n, k为正整数且 0< k < n。i j 为小字母
乘法密码-需要预先知道消息元素的个数，加密的过程其实就是对明文消息所组成的数组下标进行加密，然后用明文消息中加密后位置所对应的明文字符代替。映射函数为：f(ai)=bi=aj j = i*k mod n k为正整数且 0< k < n。i j 为小字母
仿射密码-加法密码和乘法密码的结合，函数为：f(ai)=bi=aj ,j=(ak1+k0) mod n,其中k1和n是互素的。
古典密码的破译方法
穷举分析
统计分析
量子算法
量子的叠加性和相干性原理具有计算能力。 实用的量子算法包括Shor算法和Grover算法，两种算法均可对RSA，EIGamal，ECC密码及DH密钥协商进行有效攻击。
分组密码
分组密码又称对称密码，使用分组密码加密时，先对明文进行分组，每个分组长度相同，然后对每个组的明文进行加密得到等长的密文。
DES算法
DES算法分组为64比特，使用56比特密钥对64比特明文进行16轮加密，得到64比特密文。
密钥64比特，使用56比特加密，另8比特做奇偶校验。
DES 使用对合运算，即f = f-1，1为上标
DES加密
异或运算：⊕
加密过程：
1、子密钥生成，64位子密钥经过子密钥算法产生16个子密钥k1...k16，分别在1-16次加密迭代中使用
2、初始置换IP，64位明文经过置换IP表，被打乱重新排列
3、初始置换结果分为两组，L0（32位） ，R0（32位）
4、第一次迭代加密：使用加密函数f和子密钥k1，对R0进行加密，然后与L0进行模2运算（异或运算），记为L0⊕f（R0，k1），结果成为第二次运算的R1，R0成为第二次迭代的L1
5、第2-16次迭代，分别使用子密钥K2-K16，加密结果与第一次加密迭代相同
子密钥产生：
64位密钥经过置换选择1，循环左移，置换选择2，产生16个长为48位的子密钥k
1-k16。
加密函数：
加密函数f(Ri-1,ki),是DES算法的核心算法，函数包含选择运算E，异或运算，代替函数组S（S盒变换），置换运算P。
1），选择运算E与异或运算
选择运算E把Ri-1的32位扩展到48位，并与48位Ki子密钥进行异或运算。
2），S盒变换
一种压缩替换，通过S盒将48位输入变成32位输出。共有8个S盒，并行运算。
3），置换运算P
将S盒输出的32位再进行一次置换。
DES安全性：
1，密钥太短，经不起穷举攻击
2，存着弱密钥和半弱密钥
弱密钥：产生的子密钥与其本身相同。
半弱密钥：产生的子密钥有些相同，但不完全相同。
弱密钥的产生原理：C和D中的数据进行循环移位后，得到的结果仍然是重复的数据。
3DES算法
3DES算法是DES的扩展，执行了三次DES。 有两种实现方式： 1，第一，三次使用相同的密钥，密钥长度为128（112位有效） 2，三次使用不同的密钥，密钥长度192位（168位有效） 中国人民银行智能卡技术规范支持3DES
前路实在漫长，也不知道出口是否明亮，只能就这样坚持着，不断的遇到问题，解决问题，还好没有解决不了的问题，只是时间问题，抑或是能力问题，能力会提升起来的，时间也会有所回报。
人的一生确实会遇到许多困难，甚至是绝望的时刻，可是就此放弃，真的不甘心，我不想像一粒尘埃一样消散在历史长河里，卑微如此，我不甘心。
所以，我要像一个孤独的侠客，历经重重困难，砍到每个挡在我面前的敌人，冲破他们，撕裂他们，碾碎他们。
AES算法
AES---advanced encryption standard
Rijndael算法被选为AES算法
AES明文分组长度可以是，128位，192位，256位。
AES数学基础
加法：多项式洗漱按位模加
乘法：两个多项式相乘，然后模m(x)
乘法逆元
乘法的计算机实现（X乘法，xtime()），xtime（）运算可以方便在计算机上实现乘法运算
加密过程
1、最初的子密钥加---明文分组与种子密钥按位进行异或运算
2、前9轮加密操作
1、字节代换---查询S盒表。
S盒的设计原理是将字节非线性的变换为另一个字节：
1、求乘法逆
2、仿射变换
2、行移位变换---对矩阵中的每行，规定第一行循环左移0个字节，第二行循环左移1个字节，第三行循环左移2个字节，第四行循环左移3个字节。
3、列混淆变换---把每列都乘以固定的多项式
4、子密钥加---与第一步相同，结果与该轮子密钥异或运算
3、第10轮加密操作---与前9轮相同，唯一缺少混淆变换
AES不是对合运算，因此解密与加密算法不同
解密过程
1、行位移求逆 2、字节代换求逆 3、列混淆求逆
SM4算法
我国密码管理局公布的无线局域网产品使用的SM4算法
可以抵御差分攻击，线性攻击
第一次官方公布的密码算法
特点：
分组长度和密钥长度都是128位，处理8位和32位数据单位
属于对合运算，加密和解密相同，只是轮使用的密钥顺序相反
基本运算
1、模2加
2、循环左移
工作模式
5种工作模式
1，ECB---电码本模式，每个分组使用相同密钥。
2，CBC---分组链接模式
1，密文链接方式---明文分组与前一密文分组异或，不利于并行计算
2，明密文链接方式---前与密文分组与前一明文分组异或，再与当前明文分组异或
3，OFB---输出反馈模式
4，CFB---密码反馈模式
5，CTR---计数器模式，把分组密码转为序列密码。
序列密码
又称流密码，原理是明文流与密钥流按顺序逐比特进行异或运算，从而产生密文流，属于对合运算。
序列密码的关键是保持通信双方的精确同步。
RC4
算法简单，速度快，实现容易，应用广泛。
具体步骤：
1、密钥调度算法
2、伪随机子密码生成算法
ZUC
祖冲之算法，我国自主设计的加密和完整性算法，是一个同步流算法。
对称算法这块并没有记的很详细，一来是图太多，我不会画图，二来是工作接触这块比较多，比较熟悉。
Hash函数
用于构建数据的指纹，标识数据，将任意长度的数据输出为固定长度的消息，通过摘要算法。
计算函数又叫摘要算法，散列算法，哈希算法。
特性：
1，单向性，不可逆向运算，知道摘要计算结果，不能计算出原数据
2，弱抗碰撞性
3，强抗碰撞性
攻击方法：
1，穷举工具：典型的有“生日攻击”，产生若干明文消息，计算出消息摘要，然后进行对比，找到碰撞。
2，利用散列函数的代数结构：攻击函数的弱性质，有中间相遇攻击，修正分组攻击，差分分析攻击
SHA-1算法
输入长度小于2的64次方比特任意消息，输出160比特摘要。
SM3算法
是国家密码管理局发布的安全密码杂凑算法，采用Merkle-Damgard结构，把1-2的64次方比特消息，经过填充和迭代压缩，生成256长度的摘要。 可用于数字签名，验证，消息认证码，伪随机数生成等。
Hmac
一种基于密钥和散列函数进行消息认证的方法，要求通信双方共享密钥，约定算法。
公钥密码
公钥密码，加密和解密才有不同密钥，分别叫做公钥和私钥。
RSA密码
基于大素数分解，核心是模幂运算。
RSA算法可以实现数字签名和数据加密。
注：
加密：公钥加密，私钥解密
签名：私钥签名，公钥验签
RSA密钥长度大于1024位被认为是安全的。
这个地方符号比较难写，可以搜集一些例子。
Diffie-Hellman体制
简称DH密钥交换体制，目的是完成通信双方对称密钥的交互，在不安全环境下也不会造成密钥泄露。 流程：
1、公开（p，g)
2、通信双方A B交换密钥
1、Ai把密钥（随机产生2<=x
2、Bi把密钥（随机产生2<=y
3、通信双方得到公共密钥
1、A结合产生密钥和受到的B的密钥，经过计算得到公共密钥
2、B同样进行计算，得到相同的密钥。
ELGamal体制
对DH的改进，是基于离散对数问题的公开密钥体制。 离散对数问题是指：对于比较大的整数，y，p，g，求出一个整数满足y=g2mod p 是非常困难的。
椭圆曲线密码
基于费马大定理：当n>2时，xn+yn=zn没有正整数解。
椭圆曲线的计算比RSA复杂的多，密钥比RSA短。
一般认为160位长椭圆曲线密码相当于1024位RSA密码的安全性。
我国二代身份证采用256位椭圆曲线密码
数字签名
确保消息接收者是预期目标，并且内容没有被篡改。
包括签名和验签两个方面。
签名：
1、A使用摘要算法，计算消息摘要。
2、A使用私钥对消息摘要进行加密，将加密摘要和原文发送给B
验签：
1、受到原文和加密摘要后，使用相同摘要算法，对原文进行摘要。
2、使用A公钥对加密摘要解密
3、对比两个摘要，如果一致，则没有被篡改。
认证
用于证实某件事情是否真实或有效。
身份认证
1，口令认证
2，生物特征认证
报文认证
保证通信双方严重每个报文的发送方，接收方，内容，时间的真实性和完整性。
密钥管理
原则：
全程安全原则
最小权限原则
责任分离原则
密钥分级原则
密钥更新原则
密钥分级
分为三级：
初级密钥：用于加解密数据，一次一密，必须受到高级密钥的保护。
二级密钥：保护初级密钥，生存周期较长。
主密钥：用于保护二级密钥和初级密钥，生成周期很长。
对称密钥分配
Kerberos协议，密钥分配中心的核心，
1，验证服务器
2，票据授权服务器
非对称密钥分配
1，PKI一组规则，过程，人员，设施，软件，硬件的集合。
有五个组成部分：证书申请者，RA注册中心，CA认证中心，证书库，和证书信任方。
1，数字证书
采用公钥体制进行加密和解密，每个用于有一个私钥用于解密和签名，还有一个公钥用于加密和验证。
密码学部分到此就算是完了，也不是很详细，我接触比较多，所以没太过多深挖，下一部分是网络安全。