网络信息安全课件第二章PPT文档格式.ppt
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这项发明是由HorstFeistel（Jan.30,1915Nov.14,1990）领导的，他是密码学家，当时在IBM负责设计加密器，他的工作最终激发了70年代DataEncryptionStandard（DES）的研发高潮l1976-1977，美国国家标准局正式公布实施DESl1975,WhitfieldDiffieandMatinHellman,ANewDirectioninCryptography,首次提出适应网络保密通信的公开密钥思想，揭开现代密码学研究的序幕，具有划时代的意义2022/11/56/72密码学的演变历史（4）l19771978，RonaldRivest,AdiShamir,LenAdleman第一次提出公开密钥密码系统的实现方法RSAl1981，成立InternationalAssociationforCryptologyResearchl1985，AbbasElGamal提出概率密码系统ElGamal方法l19901992，LaiXuejiaandJames:
IDEA,TheInternationalDataEncryptionAlgorithml2000,AES,AdvancedEncryptionStandard2022/11/57/72lCryptology（保密学），源自希腊语（Greek）Krypts:
hidden;
logos:
word,是密码学和密码处理过程的研究lCryptography:
TheScienceandStudyofSecretWriting，密码编码学lCryptanalysis:
TheScienceandStudyofSecretBreaking，密码破译学lCipher:
Asecretmethodofwriting加密方法lEncipher（encipherment）,encryption:
将明文转换成密文的过程lDecipher（decipherment）,decryption:
将密文还原成明文的过程lPlaintext（cleartext）:
原始的可读数据，明文lCiphertext（Cryptogram）:
加密后的不可解读之文件，密文lKey:
密钥，对加密与解密过程进行控制的参数lE（m）:
EncryptionTransformation加密变换lD（c）:
DecryptionTransformation解密变换密码学基本术语Terminologies2022/11/58/72l什么是密码？
简单地说它就是一组含有参数K的变换E。
设已知消息m，通过变换Ek得密文C，即，这个过程称为加密，E为加密算法，k不同，密文C亦不同。
传统的保密通信机制：
EncipherPlaintextCiphertextKeysDecipherC=Ek（m）发方：
m收方：
mkk（公共信道）加密E解密D（秘密信道）简单加密系统模型2022/11/59/72l理论安全，或无条件安全TheoreticalSecure（orPerfectSecure）攻击者无论截获多少密文，都无法得到足够的信息来唯一地决定明文。
Shannon用理论证明：
欲达理论安全，加密密钥长度必须大于等于明文长度，密钥只用一次，用完即丢，即一次一密，One-timePad，不实用。
l实际安全，或计算上安全PracticalSecure（orComputationallySecure）如果攻击者拥有无限资源，任何密码系统都是可以被破译的；
但是，在有限的资源范围内，攻击者都不能通过系统的分析方法来破解系统，则称这个系统是计算上安全的或破译这个系统是计算上不可行（ComputationallyInfeasible）。
理论安全和实际安全2022/11/510/72加密的基本概念l密码体制l加密系统采用的基本工作方式称为密码体制。
密码体制的基本要素是密码算法和密钥。
密码算法是一些公式、法则或程序；
密钥是密码算法中的控制参数。
l加密系统可以用数学符号来描述：
SP,C,K,E,DP：
明文空间C：
密文空间K：
密钥空间E：
加密变换D：
解密变换kK，则有CEk（P），PDk（C）Dk（Ek（P），或者DkEk-1，且EkDk-1。
2022/11/511/72l对称密码体制（SymmetricSystem,One-keySystem,Secret-keySystem）加密密钥和解密密钥相同，或者一个密钥可以从另一个导出，能加密就能解密，加密能力和解密能力是结合在一起的，开放性差。
l非对称密码体制（AsymmetricSystem,Two-keySystem,Public-keySystem）加密密钥和解密密钥不相同，从一个密钥导出另一个密钥是计算上不可行的，加密能力和解密能力是分开的，开放性好。
对称密码体制和非对称密码体制2022/11/512/72l序列密码l如果密文不仅与最初给定的算法和密钥有关，同时也与明文位置有关（是所处位置的函数），则称为序列密码体制。
加密以明文比特为单位，以伪随机序列与明文序列模2加后，作为密文序列。
l分组密码l如果经过加密所得到的密文仅与给定的密码算法和密钥有关，与被处理的明文数据在整个明文中的位置无关，则称为分组密码体制。
通常以大于等于64位的数据块为单位，加密得相同长度的密文。
序列密码体制和分组密码体制2022/11/513/72l确定型密码体制和概率密码体制l确定型：
当明文和密钥确定后，密文也就唯一地确定了。
l概率型：
当明文和密钥确定后，密文通过客观随机因素从一个密文集合中产生，密文形式不确定，称为概率型密码体制。
l单向函数型密码体制和双向变换型密码体制l单向函数型密码体制适用于不需要解密的场合，容易将明文加密成密文，如哈希函数；
l双向变换型密码体制可以进行可逆的加密、解密变换。
其他加密体制2022/11/514/72l加密算法的选择公开发表的加密算法、政府指定的加密算法、著名厂家产品、专家推荐的加密算法l通信信道的加密l链路加密点到点加密l高层连接加密端到端加密l存储数据的加密硬盘级加密和文件级加密加密的应用2022/11/515/72l现代密码学的基本原则l设计加密系统时，总是假定密码算法是可以公开的，需要保密的是密钥。
一个密码系统的安全性不在算法的保密，而在于密钥，即Kerckhoff原则。
l对加密系统的要求l系统应该是实际上安全的（practicalsecure），截获密文或已知明文密文对时，要决定密钥或任意明文在计算上是不可行的。
l加密解密算法适用于密钥空间中的所有元素。
l系统易于实现，使用方便。
l系统的安全性不依赖于对加密体制或加密算法的保密，而依赖于密钥。
l系统的使用不应使通信网络的效率过分降低。
现代密码学基本原则2022/11/516/72l对称加密系统由以下五部分组成lPlaintext：
明文lEncryptionalgorithm：
加密算法lKey：
密钥lCiphertext：
密文lDecryptionalgorithm：
解密算法l加密算法必须足够强大，使破译者不能仅根据密文破译消息l收发双方必须在某种安全的形式下获得密钥并必须保证密钥的安全2.1对称密码系统的模型2022/11/517/72传统密码的简化模型2022/11/518/72对称密码系统的要求l使用对称密码系统有两个基本要求l一个强加密算法l一个只有发送方和接收方知道的秘密密钥Y=EK（X）X=DK（Y）l必须假定加密算法是公开的l因此必须有个安全的途径或信道分发密钥2022/11/519/72传统密码体制的模型Y=Ek（X）X=Dk（Y）2022/11/520/72l密码编码学（Cryptography）密码编码系统根据以下三个独立方面进行分类l用于将明文转换为密文的操作类型：
代换和置换l所使用的密钥的数量和方式：
l对称密码体制（单钥系统、秘密密钥系统）l非对称密码体制（双钥系统、公开密钥系统）l明文的处理方式：
分组加密和流加密l密码分析学（Cryptanalysis）l密码分析：
试图破译密文得到明文或试图获得密钥的过程为密码分析，密码破译的策略取决于加密方法及可供破译者使用的信息。
l穷举攻击：
对密文尝试所有可能的密钥，直到把它转化为可读的有意义的明文，至少要尝试1/2可能的密钥。
Cryptology密码学2022/11/521/722022/11/522/72对加密信息的攻击类型l唯密文攻击lonlyknowalgorithmandciphertext,isstatistical,knoworcanidentifyplaintextl已知明文攻击lknow/suspectplaintextandciphertextl选择明文攻击lselectplaintextandobtainciphertextl选择密文攻击lselectciphertextandobtainplaintextl选择文本攻击lselectplaintextorciphertexttoen/decrypt2022/11/523
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