二、對(duì)稱密鑰密碼陽振坤yzk@icstpkueducn計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)(已修改)
2025-09-12 13:18 本頁面
【正文】 Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 1 二、對(duì)稱密鑰密碼 陽振坤 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)研究所 密碼算法與應(yīng)用基礎(chǔ) Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 2 ?信息安全引論 ?對(duì)稱密鑰密碼 ?對(duì)稱密鑰密碼應(yīng)用基礎(chǔ) ?公開密鑰密碼 ?數(shù)字簽名與 Hash函數(shù) ?公開密鑰密碼應(yīng)用基礎(chǔ) ?密鑰交換與密鑰管理 內(nèi)容提要 Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 3 對(duì)稱密鑰密碼 ? 概述 ? ? 古典密碼 ? ? Feistel結(jié)構(gòu) ? ? DES ? ? Some post DES algorithms ? ? 分組密碼工作模式 ? ? Rijndael ? Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 4 加密與解密 ?加密與解密 加密 : E: (X,K) ? Y, y = E(x,k) 固定 k,Ek:X ? Y Ek是單值映射 , Ek(x1) != Ek(x2) if x1 != x2 Ek逆映射解密 ,記為 Dk : Y ? X 許多時(shí)候 ,Y?X,這樣 可以執(zhí)行多次加密 : Ek?Ek?…... ?Ek Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 5 密碼分類 密碼系統(tǒng)的幾種分類 ?按執(zhí)行的操作 替換 (substitution)與換位 (permutation) ?按密鑰的數(shù)量 單密鑰 (對(duì)稱密鑰 )與雙密鑰 (公開密鑰 ) ?按明文處理方式 流密碼 (stream cipher)與分組密碼 (block cipher) Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 6 密碼分析 密碼分析 (破譯 ) ?Ciphertext only 已知 : Ciphertext ?Known plaintext(已知明文攻擊 ) 已知 : 部分明文密文對(duì) ?Chosen plaintext(選擇明文攻擊 ) 可以選擇任意明文并得到對(duì)應(yīng)的密文 ?Chosen ciphertext(選擇密文攻擊 ) 可以選擇部分密文并得到對(duì)應(yīng)的明文 Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 7 密碼算法的安全性 密碼算法的安全性 ?Unconditionally secure 無論破譯者有多少密文 ,他也無法解出對(duì)應(yīng)的明文 ,即使他解出了 ,他也無法驗(yàn)證結(jié)果的正確性 . Oime pad ?Computationally secure 破譯的代價(jià)超出信息本身的價(jià)值 。 破譯的時(shí)間超出了信息的有效期 . Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 8 關(guān)于對(duì)稱密碼 ... ? 關(guān)于對(duì)稱密碼 ... ?歷史悠久 ?經(jīng)驗(yàn)比例大 ?理論結(jié)果少 ?算法復(fù)雜 ? 破譯的代價(jià)或者時(shí)間難于準(zhǔn)確估計(jì) ?密鑰長度 ?數(shù)據(jù)塊大小 ? Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 9 古典密碼 ?Substitution Monoalphabetic cipher ? Playfair cipher ? Hill cipher ? Vigen233。re cipher ? ?Oime pad ? ?Transposition ? ?小結(jié) ? ? ? Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 10 Monoalphabetic cipher ?Caesar cipher E(p) = (p+3) mod 26 abcdefghijklmnopqrstuvwxyz DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC 例子 : crypt = FUBSW ?任意的單表替換密碼 abcdefghijklmnopqrstuvwxyz SDVJKLTIOXCFAWQZUPYREGHBNM 例子 : crypt = VPNZR Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 11 單表替換密碼的破譯 ?密鑰空間為 26! 4 * 1026 ?通過字母的使用頻率破譯 ? Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 12 Playfair cipher ?5 5變換矩陣 : I與 J視為同一字符 C R Y P T O G A H B D E F I K (cryptography) L M N Q S U V W X Z ?加密規(guī)則 :按成對(duì)字母加密 ? 成對(duì)重復(fù)字母加分隔符 (如 x) balloon ? ba lx lo on ? 同行取右邊 : rt ? YC ? 同列 取下邊 :fw ? NY ? 其他 取交叉 :ly ? NC, GK ? BE Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 13 Playfair cipher例子 ?以前面的 5 5變換矩陣 (cryptography)為例 : C R Y P T O G A H B D E F I K L M N Q S U V W X Z ?Examples ? look ?lo ok ?UD BD ? fill ?fi lx lx ?IK QU QU ? jigsaw ?jx ig sa wx ?QP EH NB XZ ? crypto ?cr yp to ?RY PT CB Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 14 Playfair cipher小結(jié) ?Playfair有 26*26種字母對(duì)組合 ?字符出現(xiàn)幾率一定程度上被均勻化 ?基于 字母 頻率的攻擊比較困難 ?依然保留了相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)信息 ? ? Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 15 Hill cipher ?基于矩陣的線性變換 : C = KP ?K是一個(gè) m*m矩陣 ,在 Z26上可逆 ,即存在 K1使得 : KK1 = I (在 Z26上 ) 17 17 05 04 09 15 K = 21 18 21 K1 = 15 17 06 02 02 19 24 00 17 ?完全隱藏了字符 (對(duì) )的頻率 ?線性變換的安全性很脆弱 ? ? Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 16 Vigen233。re cipher ?多表代換密碼 一個(gè)單代換表的集合 密鑰決定何時(shí)使用哪個(gè)單表 ?Vigen233。re cipher使用 Caesar密碼作為基礎(chǔ)單代換表集合 : EK(P) = (Ka)+P mod 26 ?(子 )密鑰與明文一樣長 Institute of Computer Science amp。 Technology, Peking University 17
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