第2章數(shù)據(jù)加密算法new信息安全(已修改)
2025-02-21 19:16 本頁(yè)面
【正文】 第 2章數(shù)據(jù)加密算法 1 內(nèi)容 數(shù)據(jù)加密概念 密碼體制 密碼分類 算法分類 加密算法 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES 密碼分組操作模式 其它分組加密算法 破譯時(shí)間 2 ?明文（ plain text) ：作為加密輸入的原始信息 ?密文（ ciphertext)：明文變換結(jié)果 ?加密算法：變換函數(shù) ?密鑰（ key)： :參與變換的參數(shù) 3 ? 加密通信的模型 ? 密碼學(xué)的目的： Alice和 Bob兩個(gè)人在不安全的信道上進(jìn)行通信，而破譯者 Oscar不能理解他們通信的內(nèi)容。 4 ? 數(shù)據(jù)加密概念 ? 密碼體制 ? 密碼分類 ? 算法分類 ? 加密算法 ? 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? 密碼分組操作模式 ? 其它分組加密算法 ? 破譯時(shí)間 5 通常一個(gè)完整密碼體制要包括如下五個(gè)要素 M,C,K,E,D –M是可能明文的有限集稱為明文空間 –C是可能密文的有限集稱為密文空間 –K是一切可能密鑰構(gòu)成的有限集稱為密鑰空間 –對(duì)于密鑰空間的任一密鑰，有一個(gè)加密算法和相應(yīng)的解密算法使得 ek:M?C 和 dk:C?M（分別為加密解密函數(shù)），滿足 , 這里 。 M x ?x(x))(e kk ?6 一個(gè)密碼體制要是實(shí)際可用的必須滿足如下特性 : –每一個(gè)加密函數(shù) ek和每一個(gè)解密函數(shù) dk都能有效地計(jì)算 –破譯者取得密文后 ,將不能在有效的時(shí)間內(nèi)破解出密鑰 k或明文 x –一個(gè)密碼系統(tǒng)是安全的必要條件窮舉密鑰搜索將是不可行的，即密鑰空間非常大 7 ? 數(shù)據(jù)加密概念 ? 密碼體制 ? 密碼分類 ? 算法分類 ? 加密算法 ? 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? 密碼分組操作模式 ? 其它分組加密算法 ? 破譯時(shí)間 8 密碼分類 按發(fā)展進(jìn)程分： ① 古典密碼 : 基于字符替換的密碼 ② 對(duì)稱密鑰密碼 ③ 公開(kāi)密鑰密碼 9 按密鑰管理的方式分為 ① 秘密密鑰算法 :對(duì)稱算法 的加密密鑰和解密密鑰相同 ,也叫作秘密密鑰算法或單密鑰算法 ,如 DES算法。 ② 公開(kāi)密鑰算法 :如果加密和解密的密鑰不同，則稱之為公開(kāi)密鑰算法，如 RSA和DH算法。 10 按加密模式分： ?序列密碼： 每次加密一位或一字節(jié)的明文，也可以稱為 流密碼。 ?分組密碼： 將明文分成固定長(zhǎng)度的組，用同一密鑰和算法對(duì)每一塊加密，輸出也是固定長(zhǎng)度的密文。 11 ? 數(shù)據(jù)加密概念 ? 密碼體制 ? 密碼分類 ? 算法分類 ? 加密算法 ? 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? 密碼分組操作模式 ? 其它分組加密算法 ? 破譯時(shí)間 12 ?經(jīng)典密碼 代替密碼 : 簡(jiǎn)單代替，多名或同音代替，多表代替，多字母或多碼代替 換位密碼 : ?對(duì)稱加密算法 DES， AES ?非對(duì)稱公鑰算法 RSA、背包密碼、 McEliece密碼、Rabin、 橢圓曲線、 EIGamal D_H 13 ? 數(shù)據(jù)加密概念 ? 密碼體制 ? 密碼分類 ? 算法分類 ? 加密算法 ? 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? 密碼分組操作模式 ? 其它分組加密算法 ? 破譯時(shí)間 14 加密算法 簡(jiǎn)單代替密碼就是將明文字母表 M中的每個(gè)字母用密文字母表 C中的相應(yīng)字母來(lái)代替。這一類密碼包括移位密碼、替換密碼、仿射密碼、乘數(shù)密碼、多項(xiàng)式代替密碼、密鑰短語(yǔ)密碼等。 15 移位密碼：是最簡(jiǎn)單的一類代替密碼， ? 將字母表的字母右移 k個(gè)位置并對(duì)字母表長(zhǎng)度作模運(yùn)算形式為 ek(m)=(k+m)(mod q)；解密變換為 dk (c)=(mk)( mod q) ? 其中， q為字母表 M的長(zhǎng)度，“ m”既代表字母表M中的值，也代表其在 M中的位置；“ c”既代表字母表 C中的值，也代表其在 C中的位置。 {13 mod 26=13。 27 mod 26=1} ? 凱撒 Caesar 密碼是對(duì)英文 26個(gè)字母進(jìn)行移位代替的密碼，其 M=C； q=26。 這種密碼稱為凱撒密碼是因?yàn)閯P撒使用過(guò) k=3的這種密碼，使用凱撒密碼將明文 M= meet me after the toga party 加密為 C= phhw ph diwho wkh wrjd sduwb 16 替換密碼：對(duì)明文字母表的所有字符進(jìn)行所有可能置換得到密文字母表，移位密碼是替換密碼算法一個(gè)特例。 –設(shè) M=C=Z/(26)， K是由 26個(gè)符號(hào) 0， 1,..,25的所有可能置換組成。任意 ，定義 dπ(y)=?1(y)=x, π1是 π的逆置換（有的是乘法逆元）。 –密鑰空間 K很大， |K|=26! ≈ 4 1026，破譯者窮舉搜索是不行的，然而，可由統(tǒng)計(jì)的方式破譯它。移位密碼體制是替換密碼體制的一個(gè)特例，它僅含 26個(gè)置換做為密鑰空間。 17 ? 乘數(shù)密碼：是一種替換密碼，它將每個(gè)字母乘以一個(gè)密鑰 k，即 ek(m)=km mod q； ? 其中 k和 q為互素的，這樣字母表中的字母會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)雜的剩余集合。若 k和 q不互素，則會(huì)有一些明文字母被加密成相同的密文字母，而且
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