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计算机网络攻防对抗 主讲：赵劲强 网络信息中心 Mail：zjq118@ 第 2 章应 用 密 码 学 2.内容 基本概念 密码学分析 密码学历史 古典密码 传统密码学(对称算法) 公钥密码学(非对称算法) 杂凑函数 密码学应用 2.内容 基本概念 密码学分析 密码学历史 古典密码 传统密码学(对称算法) 公钥密码学(非对称算法) 杂凑函数 密码学应用 2.1 密码学基本概念 明文：需要秘密传送的消息。 密文：明文经过密码变换后的消息。 加密：由明文到密文的变换。 解密：从密文恢复出明文的过程。 破译：非法接收者试图从密文分析出明文的过程。 加密算法：对明文进行加密时采用的一组规则。 解密算法：对密文进行解密时采用的一组规则。 密钥：加密和解密时使用的一组秘密信息。 2.1密码学基本概念 密码系统： 一个密码系统可以用以下数学符号描述： S = {P，C，K，E，D} P = 明文空间 C = 密文空间 K = 密钥空间 E = 加密算法 D = 解密算法 当给定密钥k∈K时，加解密算法分别记作Ek、Dk，密码系统表示为 Sk = {P，C，k， Ek， Dk} C = Ek(P) P = Dk(C) = Dk( Ek(P) ) 2.2 内容 基本概念 密码学分析 密码学历史 古典密码 传统密码学(对称算法) 公钥密码学(非对称算法) 杂凑函数 密码学应用 2.2 密码分析 试图破译单条消息 试图识别加密的消息格式，以便借助直接的解密算法破译后续的消息 试图找到加密算法中的普遍缺陷(无须截取任何消息) 2.2 密码分析的条件与工具 2.2 密码分析类型 2.2 加密方案的安全性 无条件安全：无论提供的密文有多少，如果由一个加密方案产生的密文中包含的信息不足以唯一地决定对应的明文 除了一次一密的方案外，没有无条件安全的算法 安全性体现在： 破译的成本超过加密信息的价值 破译的时间超过该信息有用的生命周期 2.2 攻击的复杂性分析 数据复杂性(data complexity)用作攻击输入所需要的数据 处理复杂性(processing complexity)完成攻击所需要的时间 存储需求(storage requirement)进行攻击所需要的数据量 2.3 内容 基本概念 密码学分析 密码学历史 古典密码 传统密码学(对称算法) 公钥密码学(非对称算法) 杂凑函数 密码学应用 2.3 密码学的历史 密码学的演进 单表代替－>多表代替－>机械密(恩格玛)－>现代密码学(对称与非对称密码体制)－>量子密码学 密码编码学和密码分析学 应用领域 军事，外交，商业，个人通信，古文化研究等 2.4 内容 基本概念 密码学分析 密码学历史 古典密码 传统密码学(对称算法) 公钥密码学(非对称算法) 杂凑函数 密码学应用 2.4 古典密码学 已经成为历史，但被传统密码学所借鉴； 加解密都很简单，易被攻破； 属于对称密钥算法； 包括置换密码、单表代换密码、多表代换密码等 2.4 置换密码 古典密码 置换密码 用加密置换去对消息进行加密 举例： E =(1，2，3，4) D =(2，1，4，3) M =“置换密码” C = E(M) = “换置码密” 代换密码 明文中的字母用相应的密文字母进行替换 单表代换密码 多表代换密码 2.4 代换密码 单表代换密码举例 明文：a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z 密文：D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C m = “Caser cipher is a shift substitution” c = “FDVHDU FLSHU LV D VKLIW VXEVWLWXWLRO” 2.5 内容 基本概念 密码学分析 密码学历史 古典密码 传统密码学(对称算法) 公钥密码学(非对称算法) 杂凑函数 密码学应用 2.5 传统密码学 历史悠久，最古老与最现代的密码学 基本特点：加密和解密采用同一个密钥，所以又被称为对称密码 let C = Cipher text, P = Plain text, k is key, E()/D() is the encryption/decryption function, then C=E(P, k), P=D(C, k) 基本技术 替换/置换和移位 2.5 对称算法设计标准 算法必须提供较高的安全性； 算法必须完全确定且易于理