网络安全 密码学

密码学
1、 密码学概述
二战时期美军截获了日军密码，日军当时使用的是JN25密码，因此，美军在在中途岛战役中取得了巨大成功
密码学发展史：
古代密码学：
天书、象形文字、矾书、凯撒密码……
公元前5、6世纪，古斯巴达人发明了天书（是一种器械，在上面书写文字）
近代密码学：
香农发表《保密系统的通信原理》，从此开始，密码学作为一门学科
近代密码学一分为二，香农为分界线
密码学技术：
为了让攻击者没有办法截取到信息，并且无法伪造信息
密码系统：
明文M、密文C、密钥K和算法组成（加密E、解密D）
密码系统的安全策略：
密码系统可以采取两种安全策略：基于算法保护和基于密码保护
密码系统的设计要求：（四点）
系统便于实现、不应该依赖于某一体制或某一算法（移植性低）、
2、 古典密码体制
现代很少使用，但是思想值得借鉴
代换密码技术：
从一个字母替换到另一个字母
单表代换：
在加密时用一张自制字母表上的字母来代替明文上的字母（比如说A——Z，B——D）来达到加密。例如凯撒密码

多表代换：
多表代替密码是古典密码中代替密码的一种。针对单表代替密码容易被频率分析法破解的缺点，人们提出多表代换密码，用一系列（两个以上）代换表依次对明文消息的字母进行代换。
换位密码技术：
两行轮流
矩阵置换：数字从小到大，字母按照顺序来输出
单钥密码体制
加密密钥和解密密钥相同，所以也叫做对称密码体制
序列密码：
以明文为比特为加密单位，用某一个伪随机序列作为加密密钥，与明文进行异或运算，获得密文序列，在接收端，用随机序列与密文进行异或运算便可恢复明文序列。（所以，伪随机序列越长，越安全。但是太长的伪随机序列不好储存，所以使用种子密钥和密钥序列产生算法来产生密钥序列）
分组密码：
在密钥的控制下一次变换一个分组；将明文以固定长度进行分组，每一组明文用相同的密钥和加密函数进行运算。
DES密码体制：
是一种分组加密，分组长度64位，密钥长度56位（奇偶校验位8位），每八位有个奇偶校验位。
初始置换——十六次迭代——逆初始置换
（1） 初始置换（64位）
（2） 把结果划分成部分，左右各32位；
（3） 把密钥也划分成两部分，左右各28位，
（4） 然后循环左移一位
（5） 密钥划分的右半部分扩展到48位
（6） 扩展48位与密钥左28位做异或
（7） 已异或完成之后是48位，经S盒压缩得到32位结果
（8） 再次置换32位的结果，与原始数据的左边进行异或
其他分组密码算法：3DES
AES算法：
原理：AES的分组长度是128位，很长所以抗穷举性比较强，密钥长度可以以128、192、256位
2.4 双钥密码体制
原理：
也叫做不对称密码体制，不对称在每一个用户都有两个密钥，一个公钥（对明文进行加密）进行注册公布、一个私钥（对密文进行解密）用户自己秘密保存。两个密钥之间存在某种算法联系，但由一个密钥无法或很难推导出另一个密钥。
实现技术：
大整数/大素数分解问题类：RSA密码体制（最著名的双钥密码体制）
椭圆曲线类
离散对数问题
RSA密码体制：
RSA体制基于“大数分解和素数检测”这一注明数论难题
将两个大素数相乘十分容易，但将该乘积分解为两个大素数因子却极其困难；
素数检测就是判定一个给定的正整数是否为素数。
RSA密钥产生过程：

1. 生成两个大素数（p和q）
2. 计算这两个素数的乘积（n）
3. 计算小于n并且与n互质的整数的个数，及欧拉函数f(n)=(p-1)*(q-1)
4. 随机选择一个加密密钥e，使e满足1
5. 利用欧几里得扩展算法计算e的逆元d，以满足：e*d=1 mod f(n) //设模x，ed=xf(n)+mod
   //mod是取余，例：7/5=模1余2，所以取2
6. 公钥PK={e,n};对应的私钥SK={d};
   RSA的加解密：
   对消息内容M进行加密，发送者：
   获得接收者的公钥PK={e,n}
   计算：C=M的e次方 mod n
   解密秘闻C，接收者：
   使用自己的私钥SK={d,n}
   计算：M=C的d次方 mod n
   双钥密钥体制的优缺点：
   优点：保密强度高、密钥分配及管理简便、可以用于数字签名实现身份证
   缺点：运算复杂、速度慢
   RSA公钥体制的安全性：
   RSA算法的基于这样的数学事实：两个大质数相乘得到的大数难以被因式分解。
   如：有很大质数p跟q，很容易算出N，使得 N = p * q，
   但给出N, 比较难找p q（没有很好的方式， 只有不停的尝试）
   

如果n可以被因数分解，d就可以算出，因此RSA安全性建立在N的因式分解上。大整数的因数分解，是一件非常困难的事情。
只要密钥长度足够长，用RSA加密的信息实际上是不能被解破的。
2.6 密码破译与密钥管理
密码破译：
穷举破译法
密码分析破译法：
伪密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击
防止密码破译措施：
增强密码算法安全性、使用动态会话密钥（银行U盾）、定期更换会话密码
密钥管理：
KDC：使用可信第三方验证
D……
密钥分配：
理想密钥分配：传输量和存储量都比较小；