古典密码 1.密码的基本概念 ○1作为数学的一个分支，是密码编码学和密码分析学的统称 ○2密码编码学：使消息保密的技术和科学 研究内容：1、序列密码算法的编码技术 2、分组密码算法的编码技术 3、公钥密码体制的编码技术 ○3密码分析学：破译密文的科学和技术 研究内容：1、密码算法的安全性分析和破译的理论、方法、技术和实践 2、密码协议的安全性分析的理论与方法 3、安全保密系统的安全性分析和攻击的理论、方法、技术和实践2.密码体制的5构成要素： ○1M：明文消息空间，表示所有可能的明文组成的有限集。 ○2C：密文消息空间，表示所有可能的密文组成的有限集。 ○3K：密钥空间，表示所有可能的密钥组成的有限集。 ○4E：加密算法集合。 ○5D：解密算法集合 3.密码体制的分类： ○1对称密匙密码系统加密密钥=解密密钥钥匙是保密的依赖密钥选择 ○2非对称密匙密码系统加密密钥≠解密密钥 加密密钥为公钥（Public Key）解密密钥为私钥（Private Key） 4.古典密码体制的算法 ○1棋盘密码希腊作家Polybius提出密钥空间：25 ○2移位密码 ○3代换密码 ○4维吉尼亚密码 ○5仿射密码：仿射密码是移位密码的一个推广，其加密过程中不仅包含移位操作，而且使用了乘法运算 例题： 1-1mod26=1 3-1mod26=9 5- 1mod26=21 7-1mod26=15 11-1mod26=19 17-1mod26=23 25- 1mod26=25 ○6置换密码 ○7Hill密码 例题： 5.密码分析的Kerckhoffs原 则：攻击者知道所用的加密算法的内部机理，不知道的仅仅是加密算法所采用的加密密钥 6.常用的密码分析攻击分为以下四类：
混合离散对数及安全认证 摘要：近二十年来，电子认证成为一个重要的研究领域。其第一个应用就是对数字文档进行数字签名，其后Chaum希望利用银行认证和用户的匿名性这一性质产生电子货币，于是他提出盲签名的概念。 对于所有的这些问题以及其他的在线认证，零知识证明理论成为一个非常强有力的工具。虽然其具有很高的安全性，却导致高负荷运算。最近发现信息不可分辨性是一个可以兼顾安全和效率的性质。 本文研究混合系数的离散对数问题，也即信息不可识别性。我们提供一种新的认证，这种认证比因式分解有更好的安全性，而且从证明者角度看来有更高的效率。我们也降低了对Schnorr方案变形的实际安全参数的Girault的证明的花销。最后，基于信息不可识别性，我们得到一个安全性与因式分解相同的盲签名。 1．概述 在密码学中，可证明为安全的方案是一直以来都在追求的一个重要目标。然而，效率一直就是一个难以实现的属性。即使在现在对于认证已经进行了广泛的研究，还是很少有方案能兼顾效率和安全性。其原因就是零知识协议的广泛应用。 身份识别：关于识别方案的第一篇理论性的论文就是关于零知识的，零知识理论使得不用泄漏关于消息的任何信息，就可以证明自己知道这个消息。然而这样一种能够抵抗主动攻击的属性，通常需要许多次迭代来得到较高的安全性，从而使得协议或者在计算方面，或者在通信量方面或者在两个方面效率都十分低下。最近，poupard和stern提出了一个比较高效的方案，其安全性等价于离散对数问题。然而，其约减的代价太高，使得其不适用于现实中的问题。 几年以前，fiege和shamir就定义了比零知识更弱的属性，即“信息隐藏”和“信息不可分辨”属性，它们对于安全的识别协议来说已经够用了。说它们比零知识更弱是指它们可能会泄漏秘密消息的某些信息，但是还不足以找到消息。具体一点来说，对于“信息隐藏”属性，如果一个攻击者能够通过一个一次主动攻击发现秘密消息，她不是通过与证明者的交互来发现它的。而对于“信息不可分辨”属性，则意味着在攻击者方面看来，证据所用的私钥是不受约束的。也就是说有许多的私钥对应于一个公钥，证据仅仅传递了有这样一个私钥被使用了这样一个信息，但是用的是哪个私钥，并没有在证据传递的信息中出现。下面，我们集中考虑后一种属性，它能够提供一种三次传递识别方案并且对抗主动攻击。Okamoto 描述了一些schnorr和guillou-quisquater识别方案的变种，是基于RSA假设和离散对数子群中的素数阶的。 随机oracle模型：最近几年，随机oracle模型极大的推动了研究的发展，它能够用来证明高效方案的安全性，为设计者提供了一个有价值的工具。这个模型中理想化了一些具体的密码学模型，例如哈希函数被假设为真正的随机函数，有助于给某些加密方案和数字签名等提供安全性的证据。尽管在最近的报告中对于随机oracle模型采取了谨慎的态度，但是它仍然被普遍认为非常的有效被广泛的应用着。例如，在这个模型中被证明安全的OAPE加密
第一部分内容提要 1 引论 OSI：开发系统互联中的安全结构，提供了定义安全攻击、安全机制和安全服务的框架； 安全攻击：主动和被动攻击。被动攻击包括非授权阅读消息、文件以及流量分析；主动攻击包括对消息或文件的修改以及拒绝服务。 安全机制：一种处理过程，用来检测、阻止攻击或从被攻击的状态中恢复的机制。包括：加密算法、签名算法和认证协议。 安全服务:包括认证、访问控制、数据保密性、数据完整性、不可否认新以及可用性。 分析一个信息系统的安全问题: 注脚：对任何一个信息系统，系统安全方面的分析思路是：设定系统的安全需求，分析可能的攻击，配置相应的安全服务以满足需求，根据安全机制开发设计或者集成构建安全服务。 2 传统密码 对称密码是一种加密和解密使用相同密钥的体制，也称为传统密码。 对称密码利用密钥和加密算法将明文变为密文。运用相同的密钥将密文恢复成明文。 对密码的两种攻击方法：对密钥的穷举攻击（要求明文有结构和意义）；对加密算法的密码分析，发现其缺陷降低i密钥攻击和难度。 传统对称密码：采用代换和置换技术。代换将明文元素映射为密文元素。置换将明文元素的位置进行系统的置换。转轮机是计算机出现前使用代换技术的复杂密码设备。 注脚：置换和代换是两种最基本的数据变换方法，保证其可逆就可以设计相应的密码算法。加密其实很简单：改掉原来的值，改掉原来值放的位置，但是记住你还要能改回来才行。 3 分组密码和DES 分组密码是一种将输入的明文以分组的方式处理的加密技术。 Feistel结构是一种常用的分组密码结构，它由许多轮构成，每轮中将分组的一半进行代换，然后和另外一半交换位置进行置换。 DES是最广泛应用的加密算法，它采用了Feistel 结构，简单高效，而且能进一步扩展到2DES和3DES。 注脚：Feistel是一种美妙的置换和代换网络，其美妙之处是他是那么简单而且遵从对称的原则，可以让加密和解密共用同一段代码。 4 数学基础——有限域 域是定义了加和乘算术运算的元素的集合。 模算术是一种整数算术，它将所有的整数约减为固定的集合，以保证计算的封闭性。 有限域在密码的若干领域有重要的应用。一个有限域就是有有限个元素构成的域。可以证明有限域的阶可以写成素数的幂形式。 阶为p的域可由模p的算术定义 阶为p n的域可由多项式算术来定义 注脚：基础代数的很多概念很颠覆我们习以为常了的小学算术，接触过这段内容，你起码留下这样的印象：原来四则运算是这样来的。 5 AES AES是一种分组密码，以取代DES，分组长度为128位，密钥长度为128，192，256 AES没有使用Feistel结构，每轮由四个单独的运算组成：字节代换，置换，有限于上的算术运算，以及密钥的异或。
现代密码学学习报告 第一章 概论 1.1信息安全与密码技术 信息的一般定义属于哲学范畴。信息是事物运动的状态与方式，是事物的一种区别于物质与能量的属性。 “信息”——数据。 机密性——拥有数据的一方或交换数据的各方不希望局外人或对手获得、进而读懂这些数据。 完整性——数据在交换及保存中不被未授权者删除或改动，或者合法的接受者能方便的判断该数据是否已经被篡改。 认证性——也称“不可否认性”或“抗抵赖”，包括信息源和接收端认证性，即信息系统中的实体不能否认或抵赖曾经完成的发送消息或接收消息的操作。利用信息源证据可以检测出消息发送方否认已发送某消息的抵赖行为，利用接收端证据可以检测出消息接收方否认已接收某消息的抵赖行为。此类证据通常还包括时间/时序或“新鲜性”证据。 可用性——授权用户能对信息资源有效使用。显然，信息系统可靠性是其支撑之一。 公平性——信息具有的社会或经济价值只能在交互中体现。公平性就是指交换规则或交互协议要使得参与信息交互的各方承担安全风险上处于相同或相当的地位。 可控性——是指对信息的传播及传播的内容以至信息的机密性具有控制能力的特性。一般指信息系统或（社会）授权机构根据某种法规对信息的机密性、信息的传播通道、特定内容信息的传播具有控制能力的特性，以及获取信息活动审计凭证能力的特性，如“密钥托管”、“匿名撤销”、实时内容检测与过滤、计算机犯罪或诉讼的司法取证等。 1.2密码系统模型和密码体制 密码系统基本模型： 密码体制的分类：对称密码体制的古典算法有简单代换、多名代换、多表代换等。 非对称密码体制：使用非对称密码体制的每一个用户一个是可以公开的，称为公开密钥，简称公钥，用pku 表示；另外一个则是秘密的，称为秘密秘钥，简称私钥，用sku 表示。非对称密码体制又称为双钥密码体制或公钥密码体制。 公钥密码体制的主要特点是将加密能力分开并分别并分别授予不同的用户，因而可以实现信 源M 加密器() c m =1k E 非法接入者密码分析员 （窃听者）搭线信道 （主动攻击） 搭线信道（被动攻击）解密器接收者 ()m c =2k D 密钥源密钥源1K 2 K m m 'm c ' c 1 k 2k 信道密钥信道
《密码学基础》课程教学大纲 （课程代码：07310620） 课程简介 密码学基础是信息安全专业的一门技术基础课程，该课程的学习将为后续的信息安全课程打下基础，同时也为将来从事信息安全研究和安全系统的设计提供 必要的基础。该课程主要讲授流密码（古典密码学）分组密码学、公钥密码学、 密钥分配与管理、信息认证和杂凑算法、数字签名以及网络加密与认证等几个部分，在其中将学习各种加解密、散列函数、单向函数、签名模式及伪随机发生器 等多种密码学工具，以及如何应用这些工具设计一个实现基本信息安全目标的系 统（目前学时不够，没有安排）。基本密码学工具的掌握和应用这些工具构造安 全服务就是本课程的基本目标。 本课程具有如下特点： （一）依赖很强的数学基础 本课程需要数论、近世代数、概率论、信息论、计算复杂性等数学知识作为 学习的基础。这些数学基础的讲解既要体现本身的体系性，同时还要兼顾密码学背景。 （二）可扩展性强 各种具体方法的学习不是本课程的最终目标，背后的基本原理以及应用这些原理设计新工具的能力才是本课程的最终目标。 （三）课程内容复杂且涉及面广 由于密码学内容丰富，且包含许多复杂的知识点，所以本课程的讲授以线为主，即在基本主线的勾勒基础上对授课内容及复杂程度做出取舍。 本课程先修课程有：数据结构、近世代数、概率论、高等数学、高级语言程 序设计等。后续课程有信息安全扫描技术、PKI技术、病毒学等专业课程。 课程教材选用国内信息安全优秀教材杨波编著的《现代密码学》（清华大学出版社），同时参考国外优秀教材：《经典密码学与现代密码学》,Richard Spillman，清华大学出版社、Douglas R. Stinson著，冯登国译的《密码学原理和实践》，电子工业出版社,2003年2月第二版。另外还向学生推荐国内的一些具有特色的操作系统教材如胡向东编写的《应用密码学教程》（电子工业出版社）等。 实验教材选用自编的实验指导书，同时参考上海交大的“信息安全综合实验系统实验指导书”，除了这些教材之外，学校的图书馆为师生提供了相关的学术 期刊和图书。 课程教学体系：理论课程（34学时）课程实验（16学时）。达到从算法 验证、综合设计、到创新应用知识的逐步提高、全面培养的目的。相应的教学 材料由教学大纲、实验大纲、实验指导书等。实践环节的实验条件有：计算机 科学技术系的实验中心（实施课程实验）。 课程教学安排 序号内容课时数备注 一密码学概述 2 二古典密码学算法（一） 2
密码学试题 选择题 1、如果发送方用私钥加密消息，则可以实现() A、保密性 B、保密与鉴别 C、保密而非鉴别 D、鉴别 2、在混合加密方式下，真正用来加解密通信过程中所传输数据(明文)的密钥是() A、非对称算法的公钥 B、对称算法的密钥 C、非对称算法的私钥 D、CA中心的公钥 3、以下关于加密说法，不正确的是() A、加密包括对称加密和非对称加密两种 B、信息隐蔽是加密的一种方法 C、如果没有信息加密的密钥，只要知道加密程序的细节就可以对信息进行解密 D、密钥的位数越多，信息的安全性就越高 4、以下关于混合加密方式说法不正确的是:() A、采用公开密钥体制进行通信过程中的加解密处理 B、采用公开密钥体制对对称密钥体制的密钥进行加密后的通信 C、采用对称密钥体制对对称密钥体制的密钥进行加密后的通信 D、采用混合加密方式，利用了对称密钥体制的密钥容易管理和非对称密钥体制的加解密处理速
度快的双重优点 5、两个不同的消息摘要具有相同的值时，称为() A、攻击 B、冲突 C、散列 D、都不是 6、()用于验证消息完整性。 A、消息摘要 B、加密算法 C、数字信封 D、都不是 7、HASH函数可应用于()。 A、数字签名 B、生成程序或文档的“数字指纹” C、安全存储口令 D、数据的抗抵赖性 8、数字证书采用公钥体制，每个用户设定一把公钥，由本人公开，用它进行: A、加密和验证签名 B、解密和签名 C、加密 D、解密 9、数字签名为保证其不可更改性，双方约定使用() A、HASH算法 B、RSA算法 C、CAP算法 D、ACR算法
10、1是网络通信中标志通信各方身份信息的一系列数据，提供一种在Internet上验证身份的 方式 A、数字认证 B、数字证书 C、电子证书 D、电子认证 11、以下关于CA认证中心说法正确的是 A、CA认证是使用对称密钥机制的认证方法 B、CA认证中心只负责签名，不负责证书的产生 C、CA认证中心负责证书的颁发和管理、并依靠证书证明一个用户的身份 D、CA认证中心不用保持中立，可以随便找一个用户来做为CA认证中心 12、关于CA 和数字证书的关系，以下说法不正确的是 A、数字证书是保证双方之间的通讯安全的电子信任关系，他由CA签发 B、数字证书一般依靠CA中心的对称密钥机制来实现 C、在电子交易中，数字证书可以用于表明参与方的身份 D、数字证书能以一种不能被假冒的方式证明证书持有人身份 13、以下关于数字签名说法正确的是 A、数字签名是在所传输的数据后附加上一段和传输数据毫无关系的数字信息 B、数字签名能够解决数据的加密传输，即安全传输问题 C、数字签名一般采用对称加密机制 D、数字签名能够解决篡改、伪造等安全性问题 14、密钥交换问题的最终解决方案是使用 A、身份证
《现代密码学》教学大纲 课程编号：CE6209 课程名称：现代密码学英文名称：Modern Cryptography 学分/学时：2/32 课程性质：学院选修 适用专业：网络工程（含卓越班） 建议开设学期：5 先修课程：离散数学、信息安全数学基础、概率论、C语言等 开课单位：网络与信息安全学院 一、课程的教学目标与任务 本课程是网络与信息安全学院网络工程专业的学院选修课。 本课程的目标是全面介绍现代密码学的基本概念、基础理论和基本核心部件；研究和分析密码算法和安全协议的设计原理和思想；了解现代密码学的理论分析方法及技术。通过本课程的学习使学生系统地掌握密码学的基本概念和原理，掌握密码技术应用的基本要求，了解现代密码学的发展方向和新兴密码技术；具备进行密码学理论研究的基础知识；具备在信息安全中分析和应用密码技术的能力。 本课程以理论教学为主，并在各个环节注意加强学生实践能力的培养。注重密码学部件的正确应用，实践环节将针对各种不安全的密码协议进行分析，理论和实践攻击。通过本课程的学习，学生将全面了解密码技术的正确应用，并在使用中规避不安全的密码协议设计，分析和评估不同场景下密码部件应用的安全性，跟踪前沿的密码技术、标准，能充分运用并掌握先进的密码设计原理、分析方法、应用场景，为学生从事网络安全相关工作打下坚实的基础。 二、课程具体内容及基本要求 （一）密码学基础（4学时） 主要包括密码学基本概念，用途和发展历史，介绍古典密码学的一些简单实际应用和初等密码分析技术，从信息论角度分析密码安全。 1. 基本要求 （1）保密学的基本概念； （2）密码体制分类；
（3）古典密码：掌握凯撒密码，维吉尼亚密码等古典密码的原理、实现、应用和攻击； （4）初等密码分析：掌握密码分析的初等方法； 2. 重点、难点 重点：古典密码的应用和安全性分析，离散概率的各种定义和分析方法。 难点：古典密码的安全性分析。 3. 作业及课外学习要求： （1）掌握单钥体制与双钥体制的区别以及双钥体制产生的原因； （2）掌握古典密码中代换密码的工作原理； （3）分析维吉尼亚密码，掌握初等密码分析方法的分类以及分析方法具体细节。 （二）单钥体制——分组密码（2学时） 主要包括分组密码的基本概念、组件；DES与Feistel结构；穷举搜索攻击，差分密码分析和线性密码分析；分组密码的运行模式。 1. 基本要求 （1）熟悉分组密码的基本概念、了解代换和置换等基本组件及分组密码发展现状； （2）熟悉DES算法和Feistel结构； （3）了解分组密码的攻击方法：线性攻击，差分攻击，穷举搜索等； （4）了解分组密码的四种运算模式：ECB，CBC，CFB，OFB； 2. 重点、难点 重点：Feistel结构；DES算法结构和S盒。 难点：Feistel网络结构。 3. 作业及课外学习要求： （1）完成课堂练习； （2）DES算法的编程实现。 （三）双钥密码体制（6学时） 主要包括公钥密码的基本概念和原理，包括单向函数、陷门函数、密码学困难问题、RSA密码体制、Rabin密码体制、ElGamal密码体制及相关安全性分析。 1. 基本要求 （1）掌握公钥密码的基本概念原理，包括单向函数、陷门函数； （2）掌握密码学困难问题的有关概念，包含大整数分解困难问题和离散对数困难问题； （3）掌握Diffle-Hellman密钥交换协议及其安全性分析。
1 对RSA算法的理解 RSA加密算法是一种非对称加密算法，它基于一个非常简单的数论思想：“将两个素数乘起来是很容易的，但是分解该乘积是非常困难的”。 1.1加解密步骤 (1)生成公钥和私钥 a)随机生成两个不相等的大素数p和q，计算N=p*q; b)根据欧拉函数，求出φ=(p-1)*(q-1); c)选择一个小于r的整数e，求e关于r的模反元素d使得e*d mod φ =1 得到公钥
《现代密码学（基础？）》编写大纲 88888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888
前言 第一章概论（HDK） 1．1信息系统安全与密码技术 1．2密码系统模型和密码体制 （密码系统模型、单钥与双钥密码体制、对密码体制的一般要求）1．3密码分析 1．4信息论与保密系统安全水平 1．4．1信息量和熵 1．4．2完善保密性与随机性 1．4．3唯一解距离、理论保密性与实际保密性 1．5复杂性理论简介 习题 第二章序列密码（T） 2．1 序列密码的一般模型 2．2 线性反馈移位寄存器序列 2．3 序列密码设计准则 2．3．1复杂度及B-M算法 2．3．2相关免疫性 2．4 非线性序列 2．4．1 一般模型 2．4．2 钟控序列、级联序列 2．4．3 FCSR及其使用FCSR的序列密码 2．5 实际算法：RC4、A5 习题 第三章分组密码（T） 3.1分组密码的一般模型及工作模式 3.2DES 3.2.1算法描述 3.2.2三重DES 3.3IDEA 3.3.1设计原理与算法描述 3.3.2安全性分析 3.4AES 3.5分组密码分析方法* 3.5.1差分分析 3.5.2线性分析 3.6NESSIE: MISTY1、Camellia、SHACAL2 习题
第四章公钥密码（M） 4.1 RSA公钥密码体制 4.1.1 RSA算法(包括介绍欧拉函数和欧拉定理) 4.1.2 对RSA的攻击与参数选取 包括因子分解复杂度，对RSA的选择密文攻击，公共模数攻击，低加密指数 攻击，低解密指数攻击，素因子的要求，确定性素性测试算法复杂度。 4.2 基于离散对数的公钥密码体制 4.2.1 EIGamal公钥密码体制 4.2.2 安全性分析(包括介绍离散对数问题、Diffie-Hellman问题及其复杂度) 4.3 椭圆曲线密码密码体制 4.4可证明性安全公钥密码体制简介* 4.4.1 公钥加密中若干安全性概念介绍 4.4.2 基于RSA的可证明性安全公钥密码体制 介绍OAEP方案、安全性结论 4.4.3基于Diffie-Hellman问题可证明性安全公钥密码体制 介绍Cramer-Shoup方案、安全性结论 4.5 其它公钥体制 包括Ranbin体制（较详细）、XTR和NTRU等（一般性点到） 习题 第五章散列函数与消息认证 5．1散列函数的性质 Hash函数 5．2散列函数的安全性 单向Hash函数；弱碰撞免疫(weakly collision-free)；强碰撞免疫(strongly collision-free)； 生日攻击. 5．3迭代散列函数 结构分析，算法描述，安全性讨论. 5．4散列函数MD5 设计目标，算法描述，安全性讨论. 5．5安全散列算法 算法描述，安全性讨论. 5．6消息认证 认证；认证系统；消息认证码；无条件安全认证码；HMAC算法描述与安全性讨论. 习题 第六章安全协议 6.1数字签名 6.1.1概念 6.1.2RSA数字签名 6.1.3ElGamal数字签名 6.1.4特殊类型的数字签名
信息安全理论与技术第四讲密码学基础(三)
?讨论议题 ? 密钥分配 ? 公钥密码算法 – Diffie-Hellman密钥交换算法 –背包算法 – RSA算法 – EIGamal算法 –椭圆曲线密码算法ECC ?密钥分配（Key Distribution） 建立密钥分本协议必须考虑两个因素： 1）传输量和存储量就尽可能的小； 2）每一对用户U和V都能独立计算一个秘密密钥。 对于通信方A和B来说密钥分配方式由以下几种方式： 1）A选择密钥并手工传递给B； 2）第三方C选择密钥分别手工传递给A,B； 3）用A、B原有共享密钥传送新密钥(采用旧密作用于+新密钥方式)； 4）与A、B分别有共享密钥的第三方C的加密连接，C就可以用加密连接传送新密钥给A和/或B。 ? N个用户集需要N(N-1)/2个共享密钥。 简单的密钥分配：
1）A产生公/私钥对{ PU a，PR a}并将PU a和其标识ID a的消息发送给B； 2）B产生秘密钥K S，并用A的公钥对K S，加密后发送给A； 3）A计算D（PU a E（PU a，K S）得出秘密钥K S。因为只有A能解密该消息，只有A和B知道K S； 4）A丢掉PU a，PR a，B丢掉PU a。 A和B 可以用传统的密码和会话密钥K S安全通信。 ●Key Distribution Center密钥分发中心 ●问题的提出 1）密钥管理量的困难 传统密钥管理：两两分别用一对密钥时，则n个用户需要C(n,2)=n(n-1)/2个密钥，当用户量增大时，密钥空间急剧增大。如： n=100 时， C(100,2)=4,995 n=5000时， C(5000,2)=12,497,500 （2）数字签名的问题 传统加密算法无法实现抗抵赖的需求。 密钥分发 1）每个用户与KDC有共享主密钥(Master Key)； 2）N个用户，KDC只需分发N个Master Key； 3）两个用户间通信用会话密钥(Session Key)； （会话密钥：端系统之间的通信使用一个临时的密钥进行加密，这个密钥叫会话密钥） 4）用户必须信任KDC；
《现代密码学》课程教学大纲 一课程说明 1.课程基本情况 课程名称：计算机基础 英文名称：Modern Cryptography 课程编号：2412216 开课专业：信息与计算科学 开课学期：第6学期 学分/周学时： 3 /3 课程类型：专业任选课 2.课程性质（本课程在该专业的地位作用） 本课程的主要目的是让学生学习和了解密码学的一些基本概念，理解和掌握古典密码体制、分组密码体制、公钥密码体制、流密码、数字签名和密码协议的基本概念、基本理论以及基本运算，领会密码体制设计与分析的基本思想与方法，理解密码产品的基本工作原理，以及培养学生在实践中解决问题的能力。本课程属于信息与计算科学专业的专业课程，是数学在信息安全中的一个重要应用，是一门理论性和应用性很强的课程。 3．本课程的教学目的和任务 （1）学生学习本课程之前，应具备《概率论》、《近世代数》和《计算机网络》等基础知识。在理解、掌握、了解三个能力层次上，对学生学习和掌握本课程知识有如下要求： ①理解：能识记密码学基础理论中的基本概念、原理和方法的涵义，并能表述和判断其是与非。 ②掌握：在理解的基础上，能较全面的掌握应用密码学的基本概念、基本原理、基本密码协议和基本技术，并熟练掌握一些典型的密码学方案，能表达基本内容和基本道理，分析相关问题的区别与联系。 ③了解：在掌握的基础上，能运用应用密码学的基本概念、基本原理、协议
和技术，阐释一般安全网络环境中密码产品如何利用密码学理论工作的原理，分析密码技术的实现过程和方法，并能应用有关原理和技术设计出一些简单的密码方案。 （2）课程教学重点与难点： ①教学重点：密码学的基本架构、基本概念、基本原理、基本密码协议和基本技术，以及密码学中一些典型的方案，能表达基本内容和基本道理。 ②教学难点：数学基础知识及其在密码学基本原理、基本密码协议和基本技术中的应用。 （3）课程教学方法与手段： 本课程采用讲授与学生自行练习相结合方式，其手段有： ①利用网络资源、多媒体等教学手段为教学服务，结合相关知识进行讲解 ②详细讲解相关内容，引导学生对此进行深入的思考与分析，勇于单独发表自己的见解； ③课前安排学生查找相关资料，课后布置书面作业，理论与实践相结合，让学生体会并领略密码技术，对密码学有更深刻的认识。 ③引导学生进行创新思维，力求提出新见解 （4）课程考核方法与要求 本课程考核以笔试为主。主要考核学生对基础理论，基本概念的掌握程度，以及学生实际应用能力。平时作业成绩占10%，期中考试成绩占20%，期末考试成绩占70%。 4．本课程与其他课程的关系 学生学习本课程之前，应具备《概率论》、《近世代数》和《计算机网络》等基础知识。
密码学常识
□秋雨灰灰 目录 密码常识 字母表顺序-数字 进制转换密码 Mod算法 倒序 间隔 字母频率 凯撒密码(Caesar Shifts, Simple Shift) 凯撒移位(中文版) 栅栏密码(The Rail-Fence Cipher) 维吉尼亚密码(Vigenère Cipher) Polybius密码(Polybius Cipher) ADFGX/ADFGVX密码(ADFGX/ADFGVX Cipher) ADFGX ADFGVX 乘法密码(Multiplication Cipher) 仿射密码(Affine Shift) 希尔密码(Hill Cipher) 加密 解密 Playfair密码(Playfair Cipher) 莫尔斯电码 置换密码(Transposition Cipher) 替代密码(Monoalphabetic Substitution) 字母表数字 字母表代码 反字母表 随机乱序字母 棋盘密码 键盘密码 键盘移位 软键盘密码 数字小键盘密码 手机键盘密码 数字记忆编码
百度/Google/网页字符 百度字符(GB2312) Google字符(URI) 网页编码(Unicode) Alt+数字小键盘 MD5 【密码常识】 字母表顺序-数字 加密的时候，经常要把A至Z这26个字母转换成数字，最常见的一种方法就是取字母表中的数字序号。A代表1，B代表2，C代表3…… 字母 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 数字 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 进制转换密码 例如二进制：1110 10101 1101 10 101 10010 1111 1110 101 转为十进制：14 21 13 2 5 18 15 14 5 对应字母表：number Mod算法 我们可以对字母序号进行数学运算，然后把所得的结果作为密文。当运算结果大于26或小于1的时候，我们希望把这个数值转为1~26的范围，那么取这个数除以26的余数即可。 Mod就是求余数的运算符，有时也用“%”表示。例如 29 Mod 26 = 3，或写成 29 % 26 = 3，意思是29除以26的余数是3。 倒序 加密时为经常要对字符进行倒序处理。如果让你按abcdef...的顺序背出字母表的每个字母会很容易，但是如果是zyxwvu...的顺序那就很难背出来了。一个很熟悉的单词，如果按相反的顺序拼写，可能就会感到很陌生。 例如“love”字母倒过来拼就是“evol”。 具体加密时倒序有很多种方案，需要灵活运用。例如： 每个单词的倒序：siht si a tset - this is a test 整句的倒序：tset a si siht - this is a test 数字的倒序：02 50 91 02 - 20 05 19 20(test) 间隔 单词之间的间隔一般使用空格。在加密时常常要去掉空格，但有时某些字母或数字来替代空格也不失为一种好的加密方案。错误空格位置也会起到很强的误导作用。 例如：t hi sis at est - this is a test 字母频率
1、 Kerchkoffs 原则 密码系统的安全性不应取决于不易改变的事物（算法），而应取决于改变的密钥。 2、 SP 网络 SP 网络就是由多重S 变换和P 变换组合成的变换网络，即迭代密码，它是乘积密码的一种，其基本操作是S 变换（代替）和P 变换（换位），前者称为S 盒，后者被称为P 盒，S 盒的作用是起到混乱作用，P 盒的作用是起到扩散的作用。 4安全机制 指用来保护系统免受侦听、阻止安全攻击及恢复系统的机制。 5加密算法 将明文变换为密文的变换函数，相应的变换过程称为加密，即编码的过程，通常用E 表示，即c=E k (p)。 6、数字签名的基本原理什么？ 答：一个数字签名方案由两部分组成：带有陷门的公开签名算法和验证算法。公开签名算法是一个由密钥控制的函数。对任意一个消息x ，一个密钥k ，签名算法产生一个签名)(x sig y k =签名很难伪造。验证算法),(y x ver 也是公开的，它通过true y x ver =),(或false 来验证签名。 7、密码学的五元组是什么？它们分别有什么含义？ 答：密码学的五元组是指：｛明文、密文、密钥、加密算法、解密算法｝。 明文：是作为加密输入的原始信息，即消息的原始形式，通常用m 或表示。 密文：是明文经加密变换后的结果，即消息被加密处理后的形式，通常用c 表示。 密钥：是参与密码变换的参数，通常用k 表示。 加密算法：是将明文变换为密文的变换函数，相应的变换过程称为加密，即编码的过程，通常用表示，即()k c E p =。 解密算法：是将密文恢复为明文的变换函数，相应的变换过程称为解密，即解码的过程，通常用D 表示，即()k p D c =。 8、为什么在密钥管理中要引入层次式结构？ 答：层次化的密钥结构意味着以少量上层密钥来保护大量下层密钥或明文数据，这样，可保证除了主密钥可以以明文的形式 基于严格的管理受到严密保护外（不排除受到某种变换的保护），其他密钥则以加密后的密文形式存储，改善了密钥的安全性。层次化的密钥结构具有安全性强、可实现密钥管理的自动化的优点。 4、对数字签名的要求是什么？ (1)签名必须是依赖于被签名信息的一个位串模板，即签名必须以被签名的消息为输入，与其绑定； (2)签名必须使用某些对发送者是唯一的信息。对发送者唯一就可以防止发送方以外的人伪造签名，也防止发送方事后否认； (3)必须相对容易地生成该数字签名，即签名容易生成； (4)必须相对容易地识别和验证该数字签名； (5)伪造数字签名在计算复杂性意义上具有不可行性，既包括对一个已有的数字签名构造新的消息，也包括对一个给定消息伪造一个数字签名； (6)在存储器中保存一个数字签名副本是现实可行的。 9、为什么序列密码的密钥不能重复使用？ 答：序列密码是模仿的“一次一密”加密算法，其安全强度取决于密钥流生成器生成的密钥流的周期、复杂度、随机（伪随机）特性等，密钥的重复使用将导致其安全性降低。 10、设实数域上的椭圆曲线为x x y 363 2 －＝，令)5.8,5.2(),5.9,5.3(-=-Q P ＝。 计算Q P +。 解：将 x 1 = –3.5, y 1= 9.5, x 2= –2.5, y 2 = 8.5 代入椭圆曲 线加方程易得： X 3 = 7、 y 3 = 1。 因此：P + Q = (7, 1)。 11、设通信双方使用RSA 加密体制，接收方的公开密钥是（5,35），接收到的密文是10，求明文。 解：据题意知：e ＝5，n ＝35，C ＝10。 因此有：()()()()35574624n ????===?= ()1 1mod 5mod 245d e n ?--=== 所以有：5 mod 10mod 355d M C n ===。 12、画出分组密码算法的原理框图，并解释其基本工作原理。
密码学的研究方向与发展前景综述 摘要：如今，计算机网络环境下信息的保密性、完整性、可用性和抗抵赖性，都需要采用密码技术来解决。密码体制大体分为对称密码(又称为私钥密码)和非对称密码(又称为公钥密码)两种。对称密码术早已被人们使用了数千年，它有各种形式，从简单的替换密码到较复杂的构造方式。它通常非常快速，但容易遭受攻击，因为用于加密的密钥必须与需要对消息进行解密的所有人一起共享。而非对称密码在信息安全中担负起密钥协商、数字签名、消息认证等重要角色，已成为最核心的密码。无论我们在应用程序中使用哪种密码，都应该考虑使用的方法、认识到发生的折衷方案以及规划功能更强大的计算机系统的前景。 关键字：计算机网络；密码技术；私钥密码；公钥密码 一、引言 当前，公钥密码的安全性概念已经被大大扩展了。像著名的RSA公钥密码算法、Rabin公钥密码算法和ElGamal公钥密码算法都已经得到了广泛应用。但是，有些公钥密码算法在理论上虽然是安全的，在具体的实际应用中却并非安全。因为在实际应用中不仅需要算法本身在数学证明上是安全的，同时也需要算法在实际应用中也是安全的。比如，公钥加密算法根据不同的应用，需要考虑选择明文安全、非适应性选择密文安全和适应性选择密码安全三类。数字签名根据需要也要求考虑抵抗非消息攻击和选择消息攻击等。因此，近年来，公钥密码学研究中的一个重要内容——可证安全密码学正是致力于这方面的研究。 公钥密码在信息安全中担负起密钥协商、数字签名、消息认证等重要角色，已成为最核心的密码。目前密码的核心课题主要是在结合具体的网络环境、提高运算效率的基础上，针对各种主动攻击行为，研究各种可证安全体制。其中引人注目的是基于身份(ID)密码体制和密码体制的可证安全模型研究，目前已经取得了重要成果。这些成果对网络安全、信息安全的影响非常巨大，例如公钥基础设施(PKI)将会更趋于合理，使其变为ID-PKI。在密码分析和攻击手段不断进步，计算机运算速度不断提高以及密码应用需求不断增长的情况下，迫切需要发展密码理论和创新密码算法。 二、研究方向 1.在线/离线密码学 公钥密码学能够使通信双方在不安全的信道上安全地交换信息。在过去的几年里，公钥密码学已经极大地加速了网络的应用。然而，和对称密码系统不同，非对称密码的执行效率不能很
密码学及其研究现状(2014年) {摘要}： 密码系统的两个基本要素是加密算法和密钥管理。加密算法是一些公式和法则，它规定了明文和密文之间的变换方法。由于密码系统的反复使用，仅靠加密算法已难以保证信息的安全了。事实上，加密信息的安全可靠依赖于密钥系统，密钥是控制加密算法和解密算法的关键信息，它的产生、传输、存储等工作是十分重要的。{关键词}：密码技术安全网络密匙管理 密码技术是信息安全的核心技术。如今，计算机网络环境下信息的保密性、完 整性、可用性和抗抵赖性，都需要采用密码技术来解决。密码体制大体分为对称密 码(又称为私钥密码)和非对称密码(又称为公钥密码)两种。公钥密码在信息安全中 担负起密钥协商、数字签名、消息认证等重要角色，已成为最核心的密码。 密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段。依照这 些法则，变明文为密文，称为加密变换；变密文为明文，称为脱密变换。密码在早 期仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据 等都可实施加、脱密变换。 密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的，并随着先进科学技术的 应用，已成为一门综合性的尖端技术科学。它与语言学、数学、电子学、声学、信 息论、计算机科学等有着广泛而密切的联系。它的现实研究成果，特别是各国政府 现用的密码编制及破译手段都具有高度的机密性。 进行明密变换的法则，称为密码的体制。指示这种变换的参数，称为密钥。它 们是密码编制的重要组成部分。密码体制的基本类型可以分为四种：错乱－－按照 规定的图形和线路，改变明文字母或数码等的位置成为密文；代替－－用一个或多 个代替表将明文字母或数码等代替为密文；密本－－用预先编定的字母或数字密码 组，代替一定的词组单词等变明文为密文；加乱－－用有限元素组成的一串序列作 为乱数，按规定的算法，同明文序列相结合变成密文。以上四种密码体制，既可单 独使用，也可混合使用，以编制出各种复杂度很高的实用密码。 当前，公钥密码的安全性概念已经被大大扩展了。像著名的RSA公钥密码算法、 Rabin公钥密码算法和ElGamal公钥密码算法都已经得到了广泛应用。但是，有些公
密码学的发展简史 中国科学院研究生院信息安全国家重点实验室聂旭云学号：2004 密码学是一门年轻又古老的学科，它有着悠久而奇妙的历史。它用于保护军事和外交通信可追溯到几千年前。这几千年来，密码学一直在不断地向前发展。而随着当今信息时代的高速发展，密码学的作用也越来越显得重要。它已不仅仅局限于使用在军事、政治和外交方面，而更多的是与人们的生活息息相关：如人们在进行网上购物，与他人交流，使用信用卡进行匿名投票等等，都需要密码学的知识来保护人们的个人信息和隐私。现在我们就来简单的回顾一下密码学的历史。 密码学的发展历史大致可划分为三个阶段： 第一个阶段为从古代到1949年。这一时期可看作是科学密码学的前夜时期，这段时间的密码技术可以说是一种艺术，而不是一门科学。密码学专家常常是凭直觉和信念来进行密码设计和分析，而不是推理证明。这一个阶段使用的一些密码体制为古典密码体制，大多数都比较简单而且容易破译，但这些密码的设计原理和分析方法对于理解、设计和分析现代密码是有帮助的。这一阶段密码主要应用于军事、政治和外交。 最早的古典密码体制主要有单表代换密码体制和多表代换密码体制。这是古典密码中的两种重要体制，曾被广泛地使用过。单表代换的破译十分简单，因为在单表代换下，除了字母名称改变以外，字母的频度、重复字母模式、字母结合方式等统计特性均未发生改变，依靠这些不变的统计特性就能破译单表代换。相对单表代换来说，多表代换密码的破译要难得多。多表代换大约是在1467年左右由佛罗伦萨的建筑师Alberti发明的。多表代换密码又分为非周期多表代换密码和周期多表代换密码。非周期多表代换密码，对每个明文字母都采用不同的代换表（或密钥），称作一次一密密码，这是一种在理论上唯一不可破的密码。这种密码可以完全隐蔽明文的特点，但由于需要的密钥量和明文消息长度相同而难于广泛使用。为了减少密钥量，在实际应用当中多采用周期多表代换密码。在
现代密码学 学时：3 学分：3 课程属性：专业选修开课单位：理学院 先修课程：高等数学、概率论与数理统计、线性代数 后继课程：信息安全技术 一、课程的性质 本课程是信息与计算科学专业选修课。 二、教学目的 学习和了解密码学的一些基本概念,理解和掌握一些常用密码算法的加密和解密原理,认证理论的概念以及几种常见数字签名算法和安全性分析。 三、教学内容 本课程涉及分组加密、流加密、公钥加密、数字签名、哈希函数、密钥建立与管理、身份识别、认证理论与技术、PKI技术等内容。 四、学时分配 章课程内容学时 1 密码学概论 2 2 古典密码体制 2 3 现代分组密码10 4 流密码 4 5 公开密钥密码体制12 6 密钥管理 2 7 Hash函数 4 8 数字签名 6 9 身份识别 2 10 认证理论与技术 2 11 PKI技术 2 12 密码应用软件 2 13 密码学新进展 2 五、教学方式 本课程是信息与计算科学专业选修课程，理论性较强。在教学方法上，采用课堂讲授，课后自学，课堂讨论、课下练习编程、课下操作实验等教学形式。 (一)课堂讲授 本课程属理论课程，涉及到较多的数学知识，在讲述的过程中教师应尽量联系生活实际，加深学生对密码算法的认识。在教学中要求同学重点掌握密码学的基本概念、算法的编程和密码技术的应用，要着重培养学生编写算法的能力，在课程内容方面既要保持理论的系统性，又要注意联系实际应用，并且重视技术科学的一般方法学的培养。
（二）课后自学 为了培养学生整理归纳，综合分析和处理问题的能力，每章都安排一部分内容，课上教师只给出自学提纲，不作详细讲解，课后学生自学（数学部分、加密方法的C与C++实现部分）。 （三）课堂讨论 课堂讨论的目的是活跃学习气氛，开拓思路。教师应认真组织，安排重点发言，充分调动每一名同学的学习积极性，做好总结。 （四）习题课 习题课以典型例题分析为主，并适当安排开阔思路及综合性的练习及讨论。共2学时（已包括在前述学时分配中）。 （五）课外作业 课外作业的内容选择基于对基本理论的理解和巩固，培养密码算法的验证和简单的加、解计算能力。利用所学的密码知识，分析实际问题的解决能力，习题以计算性小题为主，平均每学时１-２道题。 六、考核方式 （一）平时测验 为及时了解教学情况，教师可适当安排期中测验，要求使用1或2个学时，让学生理解如何学习密码学理论部分。 （二）考试 考试可采用闭卷与开卷相结合的形式，以闭卷为主。闭卷部分的试题包括基本概念，基本理论，分析实际安全问题，题型可采用填空，计算，简答等方式。开卷部分的考试采用对学生平时编写算法的测试。 总评成绩：学生上课出勤，平时作业，编写算法代码共占30%；期末闭卷考试占70%。 七、教材及教学参考书 [1]张福泰. 密码学教程. 武汉: 武汉大学出版社，2006年9月. [2]宋震. 密码学. 北京：中国水利水电出版社，2002年7月. [3]Michael Welschenbach编著，赵振江，连国卿等译. 编码密码学—加密方法的C与C++实现.北京：电子工业出版社，2003年6月. [4] 钟诚，赵跃华，杨铭熙，叶震，陆向艳，宋建华. 信息安全概论. 武汉: 武汉理工大学出版社，2003年6月. [5] 冯登国，裴定一. 密码学导引. 北京：科学出版社， 1999年. [6] 卢开澄. 计算机密码学（第2版）. 北京：清华大学出版社，1998年7月。 八、教学基本内容及要求 第1章密码学概论 要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1.信息安全的基本概念，2. 密码学的基本概念，3.与密码学有关的难解数学问题。 要求一般理解与掌握的内容有：信息安全的基本内容、密码体制分类、密码学的发展历史。 重点：密码体制的分类。 难点：密码体制的攻击类型理解。 第2章古典密码体制 本章主要了解1949年之前的古典密码体制，掌握不同类型的加密方式，并了解和认识无条件安全及古典密码的破译。 本章知识点：代换密码（分类和举例）、置换密码（列置换密码、周期置换密码）、古典密码的破译、无条件安全的一次一密体制。 要求学生能够使用C、C++编写Caesar 密码算法，练习最基本或最简单的加密模式。为进一步