《现代密码学习题》答案 第一章 1、1949 年，（ A ）发表题为《保密系统的通信理论》的文章，为密码系统建立了理 论基础，从此密码学成了一门科学。 A、Shannon B 、Diffie C、Hellman D 、Shamir 2、一个密码系统至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密钥 5 部分组成，而其安全性是由（ D）决定的。 A、加密算法 B、解密算法 C、加解密算法 D、密钥 3、计算和估计出破译密码系统的计算量下限，利用已有的最好方法破译它的所需要 的代价超出了破译者的破译能力（如时间、空间、资金等资源），那么该密码系统的安全性是（ B ）。 A 无条件安全 B计算安全 C可证明安全 D实际安全 4、根据密码分析者所掌握的分析资料的不通，密码分析一般可分为 4 类：唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击，其中破译难度最大的是（ D ）。 A、唯密文攻击 B 、已知明文攻击 C 、选择明文攻击D、选择密文攻击 5、1976 年，和在密码学的新方向一文中提出了公开密钥密码的思想， 从而开创了现代密码学的新领域。 6、密码学的发展过程中，两个质的飞跃分别指1949年香农发表的保密系统的通
信理论和公钥密码思想。 7、密码学是研究信息寄信息系统安全的科学，密码学又分为密码编码学和密码分析学。 8、一个保密系统一般是明文、密文、密钥、加密算法、解密算法5部分组成的。 对9、密码体制是指实现加密和解密功能的密码方案，从使用密钥策略上，可分为 称和非对称。 10、对称密码体制又称为秘密密钥密码体制，它包括分组密码和序列密码。 第二章 1、字母频率分析法对（ B ）算法最有效。 A、置换密码 B 、单表代换密码C、多表代换密码D、序列密码 2、（D）算法抵抗频率分析攻击能力最强，而对已知明文攻击最弱。 A 仿射密码 B维吉利亚密码C轮转密码 D希尔密码 3、重合指数法对（ C）算法的破解最有效。 A 置换密码 B单表代换密码C多表代换密码 D序列密码 4、维吉利亚密码是古典密码体制比较有代表性的一种密码，其密码体制采用的是 （C ）。
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
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
现代密码学教程第二版 谷利泽郑世慧杨义先 欢迎私信指正，共同奉献 第一章 1.判断题 2.选择题 3.填空题 1.信息安全的主要目标是指机密性、完整性、可用性、认证性和不可否认性。 2.经典的信息安全三要素--机密性，完整性和可用性，是信息安全的核心原则。 3.根据对信息流造成的影响，可以把攻击分为5类中断、截取、篡改、伪造和重放，进一 步可概括为两类主动攻击和被动攻击。
4.1949年，香农发表《保密系统的通信理论》，为密码系统建立了理论基础，从此密码学 成为了一门学科。 5.密码学的发展大致经历了两个阶段：传统密码学和现代密码学。 6.1976年，W.Diffie和M.Hellman在《密码学的新方向》一文中提出了公开密钥密码的 思想，从而开创了现代密码学的新领域。 7.密码学的发展过程中，两个质的飞跃分别指 1949年香农发表的《保密系统的通信理 论》和 1978年，Rivest，Shamir和Adleman提出RSA公钥密码体制。 8.密码法规是社会信息化密码管理的依据。 第二章 1.判断题 答案×√×√√√√××
2.选择题 答案：DCAAC ADA
3.填空题 1.密码学是研究信息寄信息系统安全的科学，密码学又分为密码编码学和密码分 析学。 2.8、一个保密系统一般是明文、密文、密钥、加密算法、解密算法 5部分组成的。 3.9、密码体制是指实现加密和解密功能的密码方案，从使用密钥策略上，可分为对称和 非对称。 4.10、对称密码体制又称为秘密密钥密码体制，它包括分组密码和序列 密码。
第三章5.判断 6.选择题
《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。
第1章密码学概述 1.1信息安全 Alvin Toffler在《第三次浪潮》中预言：计算机网络的建立和普及将彻底改变人类生存和生活模式。 信息化以它有别于传统方式的信息获取、存储、处理、传输和使用，给现代社会的正常发展带来了一系列的前所未有的风险和威胁。 传统的一切准则在电子信息环境中如何体现与维护，到现在并没有根本解决，一切都在完善中。 今天，人们一方面享受着信息技术带来的巨大变革，同时也承受着信息被篡改、泄露、伪造的威胁，以及计算机病毒及黑客入侵等安全问题。信息安全的风险制约着信息的有效使用，并对经济、国防乃至国家的安全构成威胁。 一方面：没有信息安全，就没有完全意义上的国家安全。另一方面：信息安全还涉及个人权益、企业生存和金融风险防范等。 密码技术和管理是信息安全技术的核心，是实现保密性、完整性、不可否认性的关键。 “9.11事件”后，各国政府纷纷站在国家安全的角度把信息安全列入国家战略。重视对网络信息和内容传播的监控，更加严格的加固网络安全防线，把信息安全威胁降到最低限度。 2000年我国开始着力建立自主的公钥基础设施，并陆续启动了信息系统安全等级保护和网络身份认证管理服务体系。 因此，密码学的基本概念和技术已经成为信息科学工作者知识结构中不可或缺的组成部分。
1.2密码学引论 1. 密码学的发展概况 密码学是一门既古老又年轻的学科。 自有了战争，就有了加密通信。交战双方都为了保护自己的通信安全，窃取对方的情报而研究各种信息加密技术和密码分析技术。 古代行帮暗语和一些文字游戏等，实际上就是对信息的加密。这种加密方法通过原始的约定，把需要表达的信息限定在一定的范围内流通。古典密码主要应用于政治、军事及外交等领域。 电报发明以后，商业方面对密码学的兴趣主要集中在密码本的编制上。 20世纪初，集中在与机械和电动机械加密的设计和制造上。 进入信息时代，大量敏感信息要通过公共通信设施或计算机网络进行交换，密码学的应用已经不仅仅局限在政治、军事、外交等领域，其商业和社会价值日益显著，并与人们的日常生活紧密相关。 密码学被当作应用数学和计算机科学的一个分支，其理论和技术已经得到迅速发展。 2. 密码学发展的里程碑: 1949年，C. E. Shannon发表了“保密系统的通信理论(Communication Theory of Secrecy Systems)” 一文，为密码学奠定了坚实的理论基础，是密码学成为一门真正的科学。 1975年，W. Diffie和M . E. Hellman发表了“密码学中的新方向(New Directions in Cryptography )” 一文，提出了一种崭新的密码设计思想，导致了密码学的一场革命。首次证明了从发送端到接收端无密钥传输的保密通信的可能，开创了公钥密码学的新纪元。 1977年，美国国家标准局(National Bureau of Standards )正式公布了数据加密标准DES(Data Encryption Standard)，将DES算法公开，揭示了密码学的神秘面纱，密码学研究进入了一个崭新的时代。
《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
《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。
第一章 1、1949年，（A ）发表题为《保密系统的通信理论》的文章，为密码系统建立了理论基础，从此密码学成了一门科学。 A、Shannon B、Diffie C、Hellman D、Shamir 2、一个密码系统至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密钥5部分组成，而其安全性是由（D）决定的。 A、加密算法 B、解密算法 C、加解密算法 D、密钥 3、计算和估计出破译密码系统的计算量下限，利用已有的最好方法破译它的所需要的代价超出了破译者的破译能力（如时间、空间、资金等资源），那么该密码系统的安全性是（B ）。 A无条件安全B计算安全C可证明安全D实际安全 4、根据密码分析者所掌握的分析资料的不同，密码分析一般可分为4类：唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击，其中破译难度最大的是（D ）。 A、唯密文攻击 B、已知明文攻击 C、选择明文攻击 D、选择密文攻击 5、1976年，W.Diffie和M.Hellman在密码学的新方向一文中提出了公开密钥密码的思想，从而开创了现代密码学的新领域。 6、密码学的发展过程中，两个质的飞跃分别指1949年香农发表的保密系统的通信理论和公钥密码思想。 7、密码学是研究信息及信息系统安全的科学，密码学又分为密码编码学和密码分析学。 8、一个保密系 统一般是明文、密文、密钥、加密算法、解密算法5部分组成的。 9、密码体制是指实现加密和解密功能的密码方案，从使用密钥策略上，可分为对称和非对称。 10、对称密码体制又称为秘密密钥密码体制，它包括分组密码和序列密码。 第二章 1、字母频率分析法对（B ）算法最有效。 A、置换密码 B、单表代换密码 C、多表代换密码 D、序列密码 2、（D）算法抵抗频率分析攻击能力最强，而对已知明文攻击最弱。 A仿射密码B维吉利亚密码C轮转密码D希尔密码 3、重合指数法对（C）算法的破解最有效。 A置换密码B单表代换密码C多表代换密码D序列密码 4、维吉利亚密码是古典密码体制比较有代表性的一种密码，其密码体制采用的是（C ）。 A置换密码B单表代换密码C多表代换密码D序列密码 5、在1949年香农发表《保密系统的通信理论》之前，密码学算法主要通过字符间的简单置换和代换实现，一般认为这些密码体制属于传统密码学范畴。 6、传统密码体制主要有两种，分别是指置换密码和代换密码。 7、置换密码又叫换位密码，最常见的置换密码有列置换和周期转置换密码。 8、代换是传统密码体制中最基本的处理技巧，按照一个明文字母是否总是被一个固定的字母代替进行划分，代换密码主要分为两类：单表代换和多表代换密码。 9、一个有6个转轮密码机是一个周期长度为26 的6次方的多表代替密码机械装置。 第四章 1、在（ C ）年，美国国家标准局把IBM的Tuchman-Meyer方案确定数据加密标准，即DES。 A、1949 B、1972 C、1977 D、2001 2、密码学历史上第一个广泛应用于商用数据保密的密码算法是（B ）。 A、AES B、DES C、IDEA D、RC6 3、在DES算法中，如果给定初始密钥K，经子密钥产生的各个子密钥都相同，则称该密钥K为弱密钥，DES算法弱密钥的个数为（B ）。
第一章 基本概念 1. 密钥体制组成部分： 明文空间，密文空间，密钥空间，加密算法，解密算法 2、一个好密钥体制至少应满足的两个条件： （1）已知明文和加密密钥计算密文容易；在已知密文和解密密钥计算明文容易； （2）在不知解密密钥的情况下，不可能由密文c 推知明文 3、密码分析者攻击密码体制的主要方法： （1）穷举攻击 （解决方法:增大密钥量） （2）统计分析攻击（解决方法：使明文的统计特性与密文的统计特性不一样） （3）解密变换攻击（解决方法：选用足够复杂的加密算法） 4、四种常见攻击 （1）唯密文攻击：仅知道一些密文 （2）已知明文攻击：知道一些密文和相应的明文 （3）选择明文攻击：密码分析者可以选择一些明文并得到相应的密文 （4）选择密文攻击：密码分析者可以选择一些密文，并得到相应的明文 【注：①以上攻击都建立在已知算法的基础之上；②以上攻击器攻击强度依次增加；③密码体制的安全性取决于选用的密钥的安全性】 第二章 古典密码 （一）单表古典密码 1、定义：明文字母对应的密文字母在密文中保持不变 2、基本加密运算 设q 是一个正整数，}1),gcd(|{};1,...,2,1,0{* =∈=-=q k Z k Z q Z q q q （1）加法密码 ①加密算法： κκ∈∈===k X m Z Z Y X q q ;,;对任意，密文为：q k m m E c k mod )()(+== ②密钥量：q （2）乘法密码 ①加密算法： κκ∈∈===k X m Z Z Y X q q ;,;* 对任意，密文为：q km m E c k mod )(== ②解密算法：q c k c D m k mod )(1 -== ③密钥量：)(q ? （3）仿射密码 ①加密算法： κκ∈=∈∈∈===),(;},,|),{(;21* 2121k k k X m Z k Z k k k Z Y X q q q 对任意；密文
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
暨南大学本科实验报告专用纸 课程名称现代密码学实验成绩评定 实验项目名称古典密码算法指导教师许鹏 实验项目编号实验一实验项目类型实验地点实B404 一．C aesar(恺撒)密码 实验原理： Caesar密码是传统的代替加密法，当没有发生加密（即没有发生移位）之前，其置换表如表1所示。 表1 Caesar置换表 加密时每一个字母向前推移k位，例如当k=5时，置换表如表2所示。 表2 Caesar置换表 于是对于明文：data security has evolved rapidly 经过加密后就可以得到密文：IFYF XJHZWNYD MFX JATQAJI WFUNIQD 若令26个字母分别对应整数 0 ～ 25，如表3所示。 表3 Caesar置换表
则Caesar加密变换实际上是： c = (m + k) mo d 26 其中m是明文对应的数据，c是与明文对应的密文数据，k是加密用的参数，也称为密钥。 很容易得到相应的Caesar解密变换是： m = D(c) = (c – k) mod 26 例如明文：data security 对应的数据序列： 3 0 19 0 18 4 2 20 17 8 19 24 当k = 5时经过加密变换得到密文序列： 8 5 24 5 23 9 7 25 22 13 24 3 对应的密文为： I F Y F X J H Z W N Y D 实验步骤： 本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。 首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。 一．手动完成Caesar密码 （1）在实验原理部分我们已经了解了Caesar密码的基本原理，那么请同学们写出当密钥k=3时，对应明文：data security has evolved rapidly的密文：GDWD VHFXULWB KDV HYROYHG UDSLGOB 。 （2）进入实验平台，单击工具栏中的“密码工具”按钮，启动密码工具，在向导区点击“Caesar密码”。在明文输入区输入明文：data security has evolved rapidly。将密钥k调节到3，查看相应的密文，并与你手动加密的密文进行比较。 请根据密钥验证密文与明文对应关系是否正确。 二．Caesar加密 （1）进入“加密解密”｜“Caesar密码”视图，在明文输入区输入明文（明文应为英文），单击“加密”按钮进行加密。 请将明文记录在这里： helloworld 。 （2）调节密钥k的微调按钮或者对照表的移位按钮，选择合适的密钥k值，并记下该密钥k值用于同组主机的解密。加密工作完成后，单击“导出”按钮将密文默认导出到Caesar共享文件夹(D:\Work\Encryption\Caesar\)中，默认文件名为Caesar密文.txt。 （3）通知同组主机接收密文，并将密钥k通告给同组主机。
第一章 1.现代密码学技术仅用于实现信息通信保密的功能× 2.密码技术是一种古老的技术，所以，密码学发展史早于信息安全发展史× 3.密码学是保障信息安全的核心技术，信息安全是密码学研究与发展的目的√ 4.密码学是对信息安全各方面的研究，能够解决所有信息安全的问题× 5.从密码学的发展史可以看出，整个密码学的发展史符合历史发展的规律和人类对客观事物的认识规律√ 6.信息隐藏技术其实也是一种信息保密技术√ 7.传统密码系统本质上均属于对称密码学范畴× 8.早期密码的研究基本上是秘密的进行的，而密码学的真正蓬勃发展和广泛应用源于计算机网络的普及和发展√ 9.1976年后，美国数据加密标准（DES）的公布使密码学的研究公开，从而开创了现代密码学的新纪元，是密码学发展史上的一次质的飞跃× 10.密码标准化工程是一项长期的艰巨的基础性工作，也是衡量国家商用密码发展水平的重要标志√ 11、1949年，（A、Shannon）发表题为《保密系统的通信理论》的文章，为密码系统建立了理论基础，从此密码学成了一门科学。 12.在公钥密码思想提出约一年后1978年，美国麻省理工学院的rivest、（shamir）和adleman 提出RSA的公钥密码体制 13.1976年，W.Diffie和M.Hellman在密码学的新方向一文中提出了公开密钥密码的思想，从而开创了现代密码学的新领域 14.信息安全的主要目标是指机密性、安全性、认证性和不可抵赖性，可用性 15.经典的信息安全三要素——机密性、完整性和可用性，是信息安全的核心原则 16.根据对信息流造成的影响，可以把攻击分为五类：中断，截取，篡改，伪造和重放，进一步概括为两类：主动攻击和被动攻击 17.1949年，香农发表题为保密系统的通信原理为密码系统建立了理论基础从此密码学成了一门科学 18.密码学的发展大致经历了两个阶段：以手工为主的古代密码和以机械为工具近代密码 第二章 判断 1，根据商农的理论，在加密明文之前，利用压缩技术压缩明文，这增加攻击者破译的难度。（√） 2，从理论上讲，穷举攻击可以破解任何密码系统，包括“一次一密”密码系统。（×） 3，设计密码系统的目标就是使其达到保密性。（√） 4，任何一个密码体制都可以通过迭代来提高其安全强度。（×） 5，按照现代密码体制的原则，密码分析者如果能够找到秘密密匙，那么，他就能够利用密文恢复出其明文。（√） 6，现代密码系统的安全性不应取决于不易改变的算法，而应取决于可随时改变的密匙。（×）选择 1，一个密码系统至少由明文，密文，加密算法和解密算法，密匙五部分组成，而其安全性是由密匙决定的。
《现代密码学》习题答案北邮版 《现代密码学习题》答案 第一章 1、1949年，( A )发表题为《保密系统的通信理论》的文章，为密码系统建立了理论基础，从此密码学成了一门科学。 A、Shannon B、Diffie C、Hellman D、Shamir 2、一个密码系统至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密钥5部分组成，而其安全性是由( D)决定的。 A、加密算法B、解密算法C、加解密算法 D、密钥 3、计算和估计出破译密码系统的计算量下限，利用已有的最好方法破译它的所需要的代价超出了破译者的破译能力(如时间、空间、资金等资源)，那么该密码系统的安全性是( B )。 A无条件安全B计算安全C可证明安全D实际安全 4、根据密码分析者所掌握的分析资料的不通，密码分析一般可分为4类:唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击，其中破译难度最大的是( D )。 A、唯密文攻击 B、已知明文攻击 C、选择明文攻击 D、选择密文攻击 、1976年，W.Diffie和M.Hellman在密码学的新方向一文中提出了公开密钥密码的思想，从而开5 创了现代密码学的新领域。 6、密码学的发展过程中，两个质的飞跃分别指 1949年香农发表的保密系统的通信理论和公钥密码思想。
7、密码学是研究信息寄信息系统安全的科学，密码学又分为密码编码学和密码分析学。 8、一个保密系统一般是明文、密文、密钥、加密算法、解密算法 5部分组成的。 9、密码体制是指实现加密和解密功能的密码方案，从使用密钥策略上，可分为和对称非对称。 10、对称密码体制又称为秘密密钥密码体制，它包括分组密码和序列密码。 第二章 1、字母频率分析法对(B )算法最有效。 A、置换密码 B、单表代换密码 C、多表代换密码 D、序列密码 2、(D)算法抵抗频率分析攻击能力最强，而对已知明文攻击最弱。 A仿射密码B维吉利亚密码C轮转密码D希尔密码 3、重合指数法对(C)算法的破解最有效。 A置换密码B单表代换密码C多表代换密码D序列密码 4、维吉利亚密码是古典密码体制比较有代表性的一种密码，其密码体制采用的是(C )。 1 A置换密码B单表代换密码C多表代换密码D序列密码 5、在1949年香农发表《保密系统的通信理论》之前，密码学算法主要通过字符间的简单置换和代换实现，一般认为密码体制属于传统密码学范畴。 6、传统密码体制主要有两种，分别是指置换密码和代换密码。 7、置换密码又叫换位密码，最常见的置换密码有列置换和周期转置换密码。 8、代换是传统密码体制中最基本的处理技巧，按照一个明文字母是否总是被一个固定的字母代替进行划分，代 换密码主要分为两类: 单表代换和多表代换密码。
第1章概论 -1-第1章概论 习题及参考答案 3．在国标GB2312的6763个汉字“字符”集上（即取q =6763），设计仿射密码，计算其密钥量。 解：在q Z 上仿射密码的加密变换为：():→k E i i j ，按 q k Z k k q k i k i E j ∈+≡=1001,),(mod )(计算密文，其中密钥k =(0k ,1k )，并且要求gcd(1k ,q )=1，以保证加密变换是可逆的。因为6763是素数，所以1k 的选择自由。此处要求0,101==k k (恒等变换)的情况舍去。 故，计算其密钥量为：6763*φ(6763)-1=45731405。 4．按照定义1.2完成表1.7中用“√”标记栏（或更多栏）数值的计算，并证实（或否定）例1.7的有关结论。 解：由公式：25 25 (,)--+-==≈=∑∑i j i j c i j h k h k h h k k h h MI Y Y p p p p 其中()mod 26 =-i j l k k 在表中g 分别取12，14，2 所以通过编程计算重合互指数(,)g c i j MI Y Y 的值为： 1201(,)c MI Y Y =0.06581402(,)c MI Y Y =0.0672212(,)c MI Y Y =0.0642 5．在中途岛战争前，美军通过散布“中途岛淡水设备发生故障”的消息，在日军密报中确认了中途岛的代号，从而破译了日军的密报。此例密码分析属于哪种破译类型？ 解：由于美军通过散布其选择的消息而获悉了一些对攻击有利的明文-密文对，从而破译了日军的密报。所以此例密码分析属于选择明文攻击。 6．编制欧几里德算法程序求gcd()u,v ，假设初值满足1024 0<2-1u,v N =≤。 解：由于N 为1024bit ，属于大数，所以需要调用大数库（如：WinNTL ）进行运算。 #include
德州学院期末考试试题 （至学年第学期） 课程名称：密码编码学与网络安全考试对象：试卷类型：考试时间：120 分钟 一、判断题(本题共10个小题，每题1分，共10分。) 1. 安全机制是一种处理过程，用来检测、阻止攻击或者从攻击状态里恢复为正常。 如加密算法、数字签名和认证攻击。() 2. Hall指出密钥扩展算法只是应该保证密钥和密文符合严格雪崩准则和位独立准则。 () 3. 在对AES的评估中，安全性是指用密码分析方法分析一个算法所需的代价。 4. AES的分组长度是192位，而密钥长度为128位。() 5. 通常局域网是一个广播网络，数据是以帧的形式传输的，每一帧都包含源地址和 目的地址。（） 6. 对于像具有存储功能的电子邮件这样的应用，获得端对端加密只能在应用层上进 行。（） 7. 在公钥密码体制中，两个密钥中的任何一个都可以用来加密，另一个用来解密。 () 8. 公钥加密可提供保密性，但不能提供认证性。() 9. 若HMAC中嵌入的散列函数的安全受到威胁，那么就需要重新设计整个HMAC。 () 10. 被动攻击易于检测但难以防止，主动攻击难于检测但易于防止。() 二、填空题(本题共12个空，每空1分，共12分。) 1.密码学的两个主要分支是___________和___________。 2.绝大部分基于网络的对称密码应用使用的是___________。 3.gcd(a,b)表示________________。 4. 正向字节代换变换中，State中每个字节把该字节的_______作为行值，______作 为列值。 5.流密码的输出明文是由_________逐位或者逐字节产生的。 6.每个会话密钥经过用于末端用户通信的相同网络设备，从___________获得密钥。 7.抵抗公钥体制中的穷举消息攻击的方法是在要发送的消息后附加上_________。 8.公钥证书包含_________________，整个数据块由可信第三方进行签名。 9.用于消息认证的最常见的密码技术是________和________。 三、名词解释（本题共10个小题，每小题3分，共30分） 1.安全机制 2.分组密码 3.AES 4.链路加密 5.单向函数 6.传输分析 7.安全服务8.流密码9.AES的安全性10.隐通道 四、简答题（本题共5个小题，共25分） 1.被动和主动攻击安全威胁的区别是什么？（4分） 2.为什么说研究Feistel密码很重要？（4分） 3.NIST评估AES的最初标准和最终标准是什么？（7分） 4.链路加密与端对端加密的区别是什么？（4分） 5.介绍公钥密码体制中的6个组成部分。(6分) 五、综合题（本题共3小题，共23分） 1.用Playfair密码加密Must see you，加密密钥为largest。(8分) 2. 求gcd(24140,16762)（7分） 3.在流密码中，如果发生器产生的下一字节为01101100，而下一明文字节为 11001100，求得出的密文字节，并写出解密过程。(8分) 密码编码学与网络安全共1页，第1页