4.6习题
一.判断题
1~5 ????
6~10 ????
11
二.选择题
1~5 CBBAA
6~10 DCCC
三.填空题
1. 混乱扩散
2.源于密钥空间的限制，容易被穷举攻破
3.安全性速度灵活性
4.扩展置换非线性代换线性置换
5. 256
6.56 互补
7.字节代换 S盒
8.2001
9.128 128 192 256
10.AES密钥长度可变DES不可变 DES面向比特运算AES面向字节运算。
四.简单题
（1）分组密码的设计应满足的要求是什么？
答：
①分组要足够长。假设n为分组长度，则要使分组代换字母
表中的元素个数2n足够大，以防止明文穷举攻击。
②密钥长度要足够长，以防止密钥穷举攻击。但密钥又不能过长，这不利于密钥的管理且影响加解密的速度。
③由密钥确定的置换算法要足够复杂，足以抵抗各种已知的攻击，如查分攻击和线性攻击等，使攻击者除了利用穷举攻击外，无其他更好的攻击方法。
④加密解密运算简单，易于软件和硬件的快速实现。为了便于软件编程和通过逻辑电路实现，算法中的运算应尽量简单，如二进制加法或移位运算，参与运算的参数长度也应选择在8的整数倍，可以充分发挥计算机中字节运算的优势。
⑤一般无数据扩展，即明文和密文长度相同。在采用同态置换和随机话加密技术时可引入数据扩展。
⑥差错传播尽可能的小。
设计密码时，①②③的安全性为必要条件，同时还需考虑④⑤⑥。
归纳起来，一个分组密码在实际应用中需要在安全性和实用性之间寻求一种平衡，使算法在足够安全的同时，又具有尽可能短的密钥，尽可能小的存储空间以及尽可能快的运行速度。
（2）简述分组密码设计的准则。
答：
①分组长度
分组长度越长意味着安全性越高，但是会影响加密解密的速度。1977年之后，由于计算速度和分析技术的提高，建议使用分组长度128位。
②密钥长度
密钥越长同样意味着安全性越高，但会影响加密和解密的速度。现在一般认为64位的密钥是不安全的，通常使用的密钥长度为128位。
③轮函数F
轮函数F通常之迭代分组密码中单轮加密解密算法的实现部分，是分组密码结构的核心，由其实现数据的混乱和扩散。在设计中，轮函数要遵循雪崩效应准则和位独立准则。评价轮函数实际质量的指标有安全性，速度和灵活性。
④迭代的轮数
迭代分组密码的本质是单轮不能提供足够的安全性而多伦迭代增强其安全性。一般而言，迭代轮数越多，密码分析越困难，但过多的迭代会使输入和输出的关系复杂化，影响加解密速度，而安全性增强不明显，一般而言，决定迭代轮数的准则是：是密码分析的难度大于简单穷举攻击的难度。
⑤子密钥的生成方法
理论设计目标是子密钥的统计独立性和密钥更换的有效性。包括：实现简单，便于硬件实现，子密钥的生成不影响迭代轮函数的执行；不存在简单关系；种子密钥的所有比特对每个子密钥比特影响大致相同；没有弱密钥或弱密钥容易避开；保证密钥和密文符合位独立准则和雪崩效应。
（3）简述DES算法中S盒的特点？
答： S盒是DES中唯一的非线性部分，DES的安全强度主要取决于S盒的安全强度。DES中8个S盒，输入均为6位，输出为4位。有以下特点：
①具有良好的非线性，即输出地每一个比特与全部输入比特有关；
②每一行包括所有16种4位二进制。
③两个输入相差1bit比特时，输出相差2bit。
④如果两个输入刚好在中间2个比特上不同，则输出至少有2个比特不同。
⑤如果两个输入前2位不同而最后2位相同，则输出一定不同。
⑥相差6bit的输入共32对，在这32对中有不超过8对的输出相同。
（4）DES算法具有互补性，而这个特性会使DES在选择明文攻击下所需的工作量减半。简要说明原因。
答：
在选择明文攻击下，
C1=E k（m）, （1）
C2= E k（m）（2）
根据互补性，2c=E k(m) (3)
根据（1）式穷举搜索密钥k时，入输出密文是C1，则加密密钥就是多应用的密钥；若输出密文是2c，根据（3）可知加密密钥是多应用的密钥的补，这样，利用一个密钥的加密尝试，能够检测两个密钥是否为真正的加密密钥。因此，DES的互补性会使DES在选择明文攻击下所需的工作量减半。
（6）简述利用差分分析攻击DES算法的基本过程。
答：过程如下：首先攻击者选择具有固定差分（在DES分析中，“差分”定义为异或运算）的一对明文，这两个明文可以随机选取，攻击者甚至不必知道他们的值，但要求它们符合特定的差分条件；然后，使用输出密文中的差分，分析可能的密钥；随着分析的密文对越来越多有一个的概率明显增大，它就是正确的密钥。
（7）简述线性攻击的基本原理。
答：基本原理是寻求明文、密文和密钥间有效的线性逼近，当该逼近的线性偏差足够大时，就可以由一定量的明密文对推测出部分密钥信息。线性分析的关键是确定有效线性方程的线性偏差和线性组合系数。
（8）简述AES算法的正变换矩阵比逆变换矩阵简单的原因。
答：逆S盒比S盒复杂，需要将逆S盒中的每个字节映射到它在有限域GF（２８）中的逆。输出值不能通过一个简单的函数变换输入值所得到。S盒必须是可逆的，即S[S[a]]=a,而S[a]=S-1[a]不成立，在这个意义上S盒不是自逆的。
（9）简述AES的子密钥生成过程
答：AES首先将初始密钥输入到一个4*4矩阵中。这个4*4矩阵的每一列的4个字节组成一个字，矩阵4列的4个字依次命名为w[0]w[1]w[2]和w[3]。它们构成了一个以字为单位的数组w。
接着，对w数组扩充40个新列，构成总共44列的扩展密码数组。新列以如下的递归方式产生：
（1）如果i不是4的倍数，那么第i列由如下等式确定：
w[i]=w[i-4] ⊕w[i-1]
（2）如果i是4的倍数，那么第i列由如下等式确定：
w[i]=w[i-4] ⊕T（w[i-1]）
其中，T是一个复杂的函数。
函数T由三个部分组成：自循环、字节代换和轮常量异或，这三部分的作用分别如下：
（1）字循环：将1个字中的4个字节循环左移1个字节。
（2）字节代换：对字循环的结果使用S盒进行字节代换。
（3）轮常量抑或：将前两步的结果同轮常量Rcon[j]进行异或，其中J表示轮数。
（10）简述DES与AES的相同之处
答：①二者的轮函数都是由3层构成，非线性层、线性混合层、子密钥异或，只是顺序不同。
②AES的子密钥异或对应于DES中S盒之间的子密钥异或。
③AES的列混合运算的目的是让不同的字节相互影响，和DES中F
函数的输出与左边一半数据相加也有类似的效果。
④AES的非线性运算是字节代换，对应于DES中唯一的非线性运算S盒。
⑤行移位运算保证了每一行的字节不仅仅影响其他行对应的字节，而且影响其他行所有的字节，这与DES中置换P相似。
（11）简述实际分组密码的工作模式应遵循的基本原则。
答：①工作模式的运行应当简单；
②工作模式应当不会损害算法的安全性；
③工作模式应当不会明显的降低基本密码的效率；
④工作模式应易于实现。
《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 ）。
《密码学原理与实践(第三版)》课后习题参考答案 (由华中科技大学信安09级提供) 第二章 2.1（何锐） 解：依题意有：x ∈{2,…,12}，y ∈{D ，N} 计算Pr[x ，y]： Pr[2，D]=1/36 Pr[3，D]=0 Pr[4，D]=1/36 Pr[5，D]=0 Pr[6，D]=1/36 Pr[7，D]=0 Pr[8，D]=1/36 Pr[9，D]=0 Pr[10，D]=1/36 Pr[11，D]=0 Pr[12，D]=1/36 Pr[2，N]=0 Pr[3，N]=1/18 Pr[4，N]=1/18 Pr[5，N]=1/9 Pr[6，N]=1/9 Pr[7，N]=1/6 Pr[8，N]=1/9 Pr[9，N]=1/9 Pr[10，N]=1/18 Pr[11，N]=1/18 Pr[12，N]=0 计算Pr[x | y]： 有Pr[D]=1/6 Pr[N]=5/6 Pr[2 | D]=1/6 Pr[3 | D]=0 Pr[4 | D]=1/6 Pr[5 | D]=0 Pr[6 | D]=1/6 Pr[7 | D]=0 Pr[8 | D]= 1/6 Pr[9 | D]=0 Pr[10 | D]= 1/6 Pr[11 | D]=0 Pr[12 | D]=1/6 Pr[2 | N]=0 Pr[3 | N]=1/15 Pr[4 | N]=1/15 Pr[5 | N]=2/15 Pr[6 | N]=2/15 Pr[7 | N]=1/5 Pr[8 | N]=2/15 Pr[9 | N]=2/15 Pr[10 | N]=1/15 Pr[11 | N]=1/15 Pr[12 | N]=0 计算Pr[y | x]： Pr[D | 2]=1 Pr[D | 3]=0 Pr[D | 4]=1/3 Pr[D | 5]=0 Pr[D | 6]=1/5 Pr[D | 7]=0 Pr[D | 8]=1/5 Pr[D | 9]=0 Pr[D | 10]=1/3 Pr[D | 11]=0 Pr[D | 12]=1 Pr[N | 2]=0 Pr[N | 3]=1 Pr[N | 4]=2/3 Pr[N | 5]=1 Pr[N | 6]=4/5 Pr[N | 7]=1 Pr[N | 8]=4/5 Pr[N | 9]=1 Pr[N | 10]=2/3 Pr[N | 11]=1 Pr[N | 12]=0 有上面的计算可得： Pr[D | x]Pr[x] = Pr[D]Pr[x | D] Pr[N | x]Pr[x] = Pr[N]Pr[x | N] 显然符合Bayes 定理。 2.2（王新宇） 证明： 由P=C=K=z n ，对于1≤i ≤n,加密规则e i (j)=L(i,j)（1≤j ≤n)， 且每行的加密规则不同。 首先，计算C 的概率分布。假设i ∈ z n ，则 )] (Pr[i ]Pr[]Pr[d K j Z k K y y n k ∑∈ === = )](Pr[i n 1 d K j Z n k ∑∈==
密码学 课程设计报告
目录 实验一凯撒加密算法 (1) 1.1算法简介 (1) 1.2算法原理 (1) 1.3加解密算法 (1) 1.4运行截图 (2) 实验二MD5算法 2.1算法简介 (3) 2.2 算法分析 (3) 2.3 算法步骤 (4) 2.4运行截图 (5) 实验三分组密码AES加密解密 (6) 3.1 算法概述 (6) 3.2 算法设计思路 (6) 3.3运行结果 (8) 实验四椭圆曲线加密算法 (9) 4.1 算法简介 (9) 4.2算法设计 (9) 4.3 运行结果 (9) 实验总结 (10)
实验一凯撒加密算法 1.1算法简介 著名的凯撒加密算法就是一种简单的替代加密法，它是将明文中每一个字符用右移3位并以26个字符为模的替代(A由D替代，B由E替代，··…—，W由Z 替代，X由A替代，Y由B替代，Z由C替代)。 1.2基本原理 在密码学中存在着各种各样的置换方式，但所有不同的置换方式都包含2个相同的元素。密钥和协议(算法)。凯撒密码的密钥是3，算法是将普通字母表中的字母用密钥对应的字母替换。置换加密的优点就在于它易于实施却难于破解. 发送方和接收方很容易事先商量好一个密钥，然后通过密钥从明文中生成密文，即是敌人若获取密文，通过密文直接猜测其代表的意义，在实践中是不可能的。 凯撒密码的加密算法极其简单。其加密过程如下： 在这里，我们做此约定：明文记为m，密文记为c，加密变换记为E(k1,m)（其中k1为密钥），解密变换记为D(k2,m)（k2为解密密钥）（在这里k1=k2,不妨记为k）。凯撒密码的加密过程可记为如下一个变换： c≡m+k mod n （其中n为基本字符个数） 同样，解密过程可表示为： m≡c+k mod n （其中n为基本字符个数） 对于计算机而言，n可取256或128，m、k、c均为一个8bit的二进制数。显然，这种加密算法极不安全，即使采用穷举法，最多也只要255次即可破译。当然，究其本身而言，仍然是一个单表置换，因此，频率分析法对其仍是有效的。 1.3加解密算法 恺撒密码的替换方法是通过排列明文和密文字母表，密文字母表示通过将明文字母表向左或向右移动一个固定数目的位置。例如，当偏移量是左移3的时候（解密时的密钥就是3）： 明文字母表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 密文字母表：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC 使用时，加密者查找明文字母表中需要加密的消息中的每一个字母所在位置，并且写下密文字母表中对应的字母。需要解密的人则根据事先已知的密钥反过来操作，得到原来的明文。例如： 明文：THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG
一．选择题 1、关于密码学的讨论中，下列（D ）观点是不正确的。 A、密码学是研究与信息安全相关的方面如机密性、完整性、实体鉴别、抗否认等的综 合技术 B、密码学的两大分支是密码编码学和密码分析学 C、密码并不是提供安全的单一的手段，而是一组技术 D、密码学中存在一次一密的密码体制，它是绝对安全的 2、在以下古典密码体制中，属于置换密码的是（B）。 A、移位密码 B、倒序密码 C、仿射密码 D、PlayFair密码 3、一个完整的密码体制，不包括以下（?C?? ）要素。 A、明文空间 B、密文空间 C、数字签名 D、密钥空间 4、关于DES算法，除了（C ）以外，下列描述DES算法子密钥产生过程是正确的。 A、首先将DES 算法所接受的输入密钥K（64 位），去除奇偶校验位，得到56位密钥（即经过PC-1置换，得到56位密钥） B、在计算第i轮迭代所需的子密钥时，首先进行循环左移，循环左移的位数取决于i的值，这些经过循环移位的值作为下一次 循环左移的输入 C、在计算第i轮迭代所需的子密钥时，首先进行循环左移，每轮循环左移的位数都相同，这些经过循环移位的值作为下一次循 环左移的输入 D、然后将每轮循环移位后的值经PC-2置换，所得到的置换结果即为第i轮所需的子密钥Ki 5、2000年10月2日，NIST正式宣布将（B ）候选算法作为高级数据加密标准，该算法是由两位比利时密码学者提出的。 A、MARS B、Rijndael C、Twofish D、Bluefish *6、根据所依据的数学难题，除了（A ）以外，公钥密码体制可以分为以下几类。 A、模幂运算问题 B、大整数因子分解问题 C、离散对数问题 D、椭圆曲线离散对数问题 7、密码学中的杂凑函数（Hash函数）按照是否使用密钥分为两大类：带密钥的杂凑函数和不带密钥的杂凑函数，下面（C ）是带密钥的杂凑函数。 A、MD4 B、SHA-1
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
一、设计题目 随机数产生器应用系统 二、课题要求 系统功能要求： 1）模拟线性移位寄存器、线性同余发生器等产生伪随机数，并比较算法性能以及伪随机数的随机性； 2）利用该模拟随机数，应用到口令认证系统中，完成口令的生产、口令的加密保护、登陆验证等功能； 3）利用该模拟随机数，应用到密钥生成系统中，可以利用该密钥完成对称密钥的加密和解密功能。 三、系统设计和模块设计 1.总体设计思路 利用线性同余发生器(LCG)和线性反馈移位寄存器（LFSR)生成伪随机数M序列，并通过口令认证系统完成口令生成加密工作，同时完成对随机数的加密和解密功能。 2.模块设计思路 2.1原理 通过一定的算法对事先选定的随机种子(seed)做一定的运算可以得到一组人工生成的周期序列，在这组序列中以相同的概率选取其中一个数字，该数字称作伪随机数，由于所选数字并不具有完全的随机性，但是从实用的角度而言，其随机程度已足够了。这里的“伪”的含义是，由于该随机数是按照一定算法模拟产生的，
其结果是确定的，是可见的，因此并不是真正的随机数。伪随机数的选择是从随机种子开始的，所以为了保证每次得到的伪随机数都足够地“随机”，随机种子的选择就显得非常重要，如果随机种子一样，那么同一个随机数发生器产生的随机数也会一样。 2.2线性同余算法生成随机数 到目前为止，使用最为广泛的随机数产生技术是由Lehmer首先提出的称为线性同余算法，即使用下面的线性递推关系产生一个伪随机数列x1，x2，x3，… 这个算法有四个参数，分别是： a 乘数 0 ≤ a < m c 增量 0 ≤ c< m m 模数 m > 0 ≤ x0 < m x0 初始种子（秘密） 0 伪随机数序列{ xn}通过下列迭代方程得到： xn+1=(axn+c)modm 如果m、a、c和x0都是整数，那么通过这个迭代方程将产生一系列的整数，其中每个数都在0 ≤ xn < m的范围内。数值m、a和c的选择对于建立一个好的伪随机数产生器十分关键。为了形成一个很长的伪随机数序列，需要将m设置为一个很大的数。一个常用准则是将m选为几乎等于一个给定计算机所能表示的最大非负整数。因而，在一个32位计算机上，通常选择的m值是一个接近或等于231的整数。此外，为了使得随机数列不易被重现，可以使用当前时间的毫秒数作为初始种子的位置。 2.2 线性反馈移位寄存器生成随机数 LFSR是指给定前一状态的输出，将该输出的线性函数再用作输入的线性寄存器。异或运算是最常见的单比特线性函数：对寄存器的某些位进行异或操作后作为输入，再对寄存器中的各比特进行整体移位。赋给寄存器的初始值叫做“种子”，因为线性反馈移位寄存器的运算是确定性的，所以，由寄存器所生成的数据流完全决定于寄存器当时或者之前的状态。而且，由于寄存器的状态是有
试题 2015 年~ 2016 年第1 学期 课程名称：密码学专业年级： 2013级信息安全 考生学号：考生姓名： 试卷类型： A卷■ B卷□考试方式: 开卷□闭卷■……………………………………………………………………………………………………… 一. 选择题（每题2分，共20分） 1.凯撒密码是有记录以来最为古老的一种对称加密体制，其加密算法的定义为， 任意，，那么使用凯撒密码加密SECRET的结果是什么（）。 A. UGETGV B. WIGVIX C. VHFUHW D. XIVGIW 2.在一下密码系统的攻击方法中，哪一种方法的实施难度最高的（）。 A. 唯密文攻击 B. 已知明文攻击 C. 选择明文攻击 D. 选择文本攻击 3.仿射密码顺利进行加解密的关键在于保证仿射函数是一个单射函数，即对于 任意的同余方程有唯一解，那么仿射密码的密钥空间大小是（）。（表示中所有与m互素的数的个数） A. B. C. D. 4.为了保证分组密码算法的安全性，以下哪一点不是对密码算法的安全性要求
（）。 A. 分组长度足够长 B. 由密钥确定置换的算法要足够复杂 C. 差错传播尽可能地小 D. 密钥量足够大 5.以下哪一种分组密码工作模式等价于同步序列密码（）。 A. 电码本模式（ECB模式） B. 密码分组链接模式（CBC模式） C. 输出反馈模式（OFB模式） D. 密码反馈模式（CFB模式） 6.以下对自同步序列密码特性的描述，哪一点不正确（）。 A．自同步性 B．无错误传播性 C．抗主动攻击性 D．明文统计扩散性 7.如下图所示的线性移位寄存器，初始值为，请问以下哪 一个选项是正确的输出序列（）。 A． B． C． D． 8.以下关于消息认证码的描述，哪一点不正确（）。 A．在不知道密钥的情况下，难以找到两个不同的消息具有相同的输出 B．消息认证码可以用于验证消息的发送者的身份 C．消息认证码可以用于验证信息的完整性 D．消息认证码可以用于加密消息 9.以下哪些攻击行为不属于主动攻击（）。 A．偷听信道上传输的消息
国外密码学相关课程： Australia Australian Defence Force Academy Lawrie Brown teaches a Master's course on Computer Security and Cryptography at the Australian Defence Force Academy, University College,UNSW. Queensland University of Technology has a wide range of security and cryptography courses. Prof Bill Caelli teaches Network Security (post-graduate), Prof Ed Dawson teaches Introduction to Cryptology (under- graduate) and Advanced Topics in Cryptology, Prof Dennis Longley teaches Data Security, Dr Mark Looi teaches Access Control and Smart Cards, Dr Colin Boyd teaches Security Topics. Two new subjects (Security Management & Operating Systems Security) are planned for 1998. There is a complete Masters in Information Security, and components of it can also be taken as part of a Graduate Diploma qualification. Monash University in Australia Yuliang Zheng teaches several courses on cryptology and computer security at Monash University in Australia. Belguim Katholieke Universiteit Leuven There is a four day summer course at Katholieke Universiteit Leuven in Belgium. Canada McGill University Claude Cr廧eau teaches a Crypto course.
计算机密码学试卷A 学号：姓名：成绩： 班级：计算机科学与技术（信息安全）031预科、031、032班 一、选择与填空：（24分，每题2分） 1、5 mod 13的乘法逆元是：，负元是：。 2、从信息论的角度看，要提高密码的保密性，应该通过两个途径，一是通过：，二是。 3、DES密码有次迭代，它的加/解密算法仅不同。 4、有限状态自动机在流密码中的作用是：。 5、两密钥三DES加密算法中的加密可以表示为：。 6、强单向杂凑函数是指：。 7、在密钥的生成、分配、管理中KDC叫，它的作用是： 。 8、设已知乘数密码明文字母 J(9)对应于密文字母 P(15)，即 9k mod 26 = 15, 密钥 k是：。 9、AES算法如果密钥为192位，则种子密钥阵列为：字节的阵列。 10、对一个分组，SHA要经过轮，步运算。 11、选择明文攻击的前提是：。 12、在认证协议中，时间戳的作用是为了防止攻击。 二、简答：（20分，每题5分） 1、简述CA机构为客户颁发公钥证书的过程，X.509公钥证书中主要包含了哪些项目。
2、简述DSS数字签名标准。 3、简述分组密码的密码反馈模式的工作原理，如果按照16bit反馈，使用DES工作 于密码反馈模式，这时如果某分组的密文中出现了1bit的错误，则此错误在怎样的情况下会影响以后分组的正确性？最多会影响几个分组？ 4、怎么样去找一个大素数？素性检测的原理和作用是什么？ 三、计算与证明：（56分） 1、用RSA加密：p=7,q=17,e=13,M=10。（4分）
2、求： 11的所有本原根（6分）。 3、用费尔玛和欧拉定理求：6208 mod 11 （4分） (1,3)表示y≡x3+x+3 mod 11 求： 4、椭圆曲线E 11 =3，计算其公钥。(4分) ①曲线上所有的点。（5分）②生成元G(1,4)，私钥n A ③若明文为Pm = (4,7)，k取2，计算密文Cm。（4分） ｘ≡ 2 mod 3 4、求同余方程组：ｘ≡ 4 mod 5 （5分） ｘ≡ 6 mod 7
第1章绪论 1．1为什么会有信息安全问题的出现？ 答题要点： （1）网络自身的安全缺陷。主要指协议不安全和业务不安全。协议不安全的主要原因 一是 Internet 从建立开始就缺乏安全的总体构想和设计；二是协议本身可能会泄漏口令等。业务不安全的主要表现为业务内部可能隐藏着一些错误的信息；有些业务本，难以区分出错原因；有些业务设置复杂，一般非专业人士很难完善地设置。 （2）网络的开放性。网络协议是公开的协议，连接基于彼此的信任，远程访问等，使 得各种攻击无需到现场就能成功。 （3）人的因素，包括人的无意失误、黑客攻击、管理不善等。 1．2简述密码学与信息安全的关系。 答题要点： 密码技术是实现网络信息安全的核心技术，是保护数据最重要的工具之一。 密码学尽管在网络信息安全中具有举足轻重的作用，但密码学绝不是确保网络信息安全的唯一工具，它也不能解决所有的安全问题。 1．3简述密码学发展的三个阶段及其主要特点。 答题要点：密码学的发展大致经历了三个阶段： （1）古代加密方法（手工阶段）。特点：基于手工的方式实现，通常原理简单，变化量小，时效性较差等。 （2）古典密码（机械阶段）。特点：加密方法一般是文字置换，使用手工或机械变换的 方式实现。它比古代加密方法更复杂，但其变化量仍然比较小。转轮机的出现是这一阶段的重要标志，利用机械转轮可以开发出极其复杂的加密系统，缺点是密码周期有限、制造费用高等。 （3）近代密码（计算机阶段）。特点：这一阶段密码技术开始形成一门科学，利用电子 计算机可以设计出更为复杂的密码系统，密码理论蓬勃发展，出现了以 DES 为代表的对称 密码体制和 RSA 为代表的非对称密码体制，制定了许多通用的加密标准，促进和加快了密 码技术的发展。 1．4近代密码学的标志是什么？ 答：1949 年 Claude Shannon 发表论文 The communication theory of secrecy systems，1976 年 W.Diffie 和 M.Hellman 发表论文 New directions in cryptography，以及美国数据加密标准 DES 的实施，标志着近代密码学的开始。 1．5安全机制是什么？主要的安全机制有哪些？ 答题要点： 安全机制是指用来保护网络信息传输和信息处理安全的机制。 安全机制可分为两类：特定的安全机制和通用的安全机制。 特定的安全机制包含：加密、数字签名、访问控制、数据完整性、认证交换、流量填充、路由控制和公证。 通用的安全机制包含：可信功能、安全标签、事件检测、安全审计跟踪和安全恢复。1．6什么是安全服务？主要的安全服务有哪些？ 答题要点： 安全服务就是指在信息传输和处理过程中为保证信息安全的一类服务。 主要的安全服务包括：机密性、完整性、鉴别、非否认性、访问控制、可用性。 1．7简述安全性攻击的主要形式及其含义。 答题要点：
填空题 1、密码学的主要任务是实现性、鉴别、数据完整性、抗抵赖性。 1、性是一种允许特定用户访问和阅读信息，而非授权用户对信息容不可理解的安全属性。在密码学中，信息的性通过加密技术实现。 2、完整性数据完整性即用以确保数据在存储和传输过程中不被非授权修改的的安全属性。密码学可通过采用数据加密、报文鉴别或数字签名等技术来实现数据的完整性保护。 3、鉴别是一种与数据来源和身份鉴别有关的安全服务。鉴别服务包括对身份的鉴别和对数据源的鉴别。对于一次通信，必须确信通信的对端是预期的实体，这就涉及到身份的鉴别。 4、抗抵赖性 是一种用于阻止通信实体抵赖先前的通信行为及相关容的安全特性。密码学通过对称加密或非对称加密，以及数字签名等技术，并借助可信机构或证书机构的辅助来提供这种服务。 5、密码编码学的主要任务是寻求有效密码算法和协议，以保证信息的性或认证性的方法。它主要研究密码算法的构造与设计，也就是密码体制的构造。它是密码理论的基础，也是系统设计的基础。 6、密码分析学的主要任务是研究加密信息的破译或认证信息的伪造。它主要是对密码信息的解析方法进行研究。 7、明文（Plaintext）是待伪装或加密的消息（Message）。在通信系统中它可能是比特流，如文本、位图、数字化的语音流或数字化的视频图像等。 8、密文(Ciphertext)是对明文施加某种伪装或变换后的输出，也可认为是不可直接理的字符或比特集，密文常用c表示。 9、加密（Encrypt ）是把原始的信息（明文）转换为密文的信息变换过程。 10、解密（Decrypt）是把己加密的信息（密文）恢复成原始信息明文的过程。 11、密码算法(Cryptography Algorithm)也简称密码（Cipher），通常是指加、解密过程所使用的信息变换规则，是用于信息加密和解密的数学函数。对明文进行加密时所采用的规则称作加密算法，而对密文进行解密时所采用的规则称作解密算法。加密算法和解密算法的操作通常都是在一组密钥的控制下进行的。 11、密钥（Secret Key ）密码算法中的一个可变参数，通常是一组满足一定条件的随机序列 12、替代密码是指先建立一个替换表，加密时将需要加密的明文依次通过查表，替换为相应的字符，明文字符被逐个替换后，生成无任何意义的字符串，即密文，替代密码的密钥就是其替换表。
《应用密码学》习题和思考题答案 第4章 密码学数学引论 4－1 编写一个程序找出100~200间的素数。 略 4－2 计算下列数值：7503mod81、(－7503)mod81、81mod7503、(－81)mod7503。 解：7503mod81＝51 (－7503)mod81＝30 81mod7503＝81 (－81)mod7503＝7422 4－3 证明：（1）[]))(m od (m od )(m od )(m od m b a m m b m a ?=? （2）[][])(m od ))(m od ())(m od (m od )(m m c a m b a m c b a ?+?=+? 证明： （1）设(mod )a a m r =，(mod )b b m r =，则a a r jm =+（j 为某一整数），b b r km =+（k 为某一整数）。于是有： [](mod )(mod )mod ()(mod )a b a m b m m r r m ?= ()()() ()() ()() 2()(mod )mod mod mod a b a b a b a b a b m r jm r km m r r r km r jm kjm m r r m ?=++=+++= 于是有：[]))(m od (m od )(m od )(m od m b a m m b m a ?=? （2）设(mod )a a m r =，(mod )b b m r =，(mod )c c m r =，则a a r jm =+（j 为某一整数），b b r km =+（k 为某一整数），c c r im =+（i 为某一整数）。于是有： []()()()()[]()()22()mod (mod ) (mod ) mod mod a b c a b c a b a a a c b c a b a c a b c m r jm r km r im m r jm r km r im m r r r im r km r r r jm kjm r jm ijm m r r r r m ???+=++++????????=++++??=+++++++=+ []()()()()()[]()(mod )()(mod )(mod ) mod mod mod mod a b a c a b a c a b m a c m m r jm r km m r jm r im m m r r r r m ?+?=+++++????=+ 于是有：[][])(m od ))(m od ())(m od (m od )(m m c a m b a m c b a ?+?=+?
《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
1、请分别举例说明什么就是保密性原则？完整性原则？认证原则？不可 抵赖原则？访问控制原则？可用性原则？为了实现这六个安全原则,主要采用哪些密码技术？ 答: （1）保密性原则就是指不经过授权,不能访问或利用信息,只有发送者与接受者能访问信息内容,信息不能被截获; （2）完整性原则就是指信息不经过授权,不能被修改得特性,即信息在传输得过程中不能被偶然或蓄意得修改、删除或者插入,即不 能被篡改; （3）认证原则就是指信息需要明确得身份证明,通过认证过程保证正确得消息来源,与信息接收方建立信任关系,缺乏认证机制可 能会导致伪造; （4）不可抵赖原则就是指信息得发送者不可否认已发出得信息, （5）访问控制原则就是指定与控制用户能够访问哪些信息,能够有什么样得操作,通常包括角色管理与规则管理; （6）可用性原则就是指就是信息可被授权实体访问并按需求使用得特性,不因中断等攻击停止服务或降低服务标准。 可以通过信息加密、信息隐形、夹带信息等方式来实现信息得保密性,可以通过特定得安全协议、信息摘要、密码校验与等方法实现信息得完整性,通过口令认证、认证令牌、数字证书、消息认证码、公钥算法等方式实现信息得认证,通过数字签名得方法实现信息得完整性与不可抵赖性,通过用户角色认证、防火墙与IDS等方式实现访问控制与可用性原
则。 2、一般病毒、蠕虫、特洛伊木马三者之间最主要得差别就是什么？ 答: 病毒可以将自己得代码嵌入到其她合法得程序中,导致计算机系统或网络得破坏; 蠕虫一般不篡改程序,只就是不断得复制自己,最终导致计算机资源或网络大量得消耗从而无法使用,蠕虫不进行任何得破坏性操作,只就是耗尽系统,使其停滞; 特洛伊木马也像病毒一样具有隐蔽性,但一般不像病毒与蠕虫那样不断复制自己,其主要得目得就是为入侵者获得某些用户得保密信息。 简单得说,病毒破坏您得信息,木马窃取您得信息,而蠕虫则攻击系统与网络服务能力。 3、什么就是密码技术？替换加密法与置换加密法有什么区别？请分别 举例说明替换加密法与置换加密法。 答: 密码技术就是加密与解密技术得组合,加密就是通过把信息编码使其从可读得明文转换成不可读得密文得过程,从而获得信息得安全性,而解密则就是通过信息解码把信息从不可读得密文转变为可读明文
新乡学院 2013-2014 学年度第一学期 《密码学》期末考试试卷 2010级信息与计算科学专业，考试时间：100分钟，考试方式：随堂考，满分100分 一、判断题（每小题2分，正确的在后面的括号内打“√”，错误的在后面的括号内打“×”） 1. 1976年，美国数据加密标准（DES）的公布使密码学的研究公开，从而开创了现在密码 学的新纪元，失眠墓穴发展史上的一次质的飞跃。（） 2. 密码学的发展大致经历了两个阶段：传统密码学和现在密码学。（） 3. 现在密码体质的安全性不应取决于不易改变的算法，而应取决于可是随时改变的密钥。 （） 4. Hash函数也称为散列函数、哈希函数、杂凑函数等，是一个从消息空间到像空间的可逆 映射。（） 5. 成熟的公钥密码算法出现以后，对称密码算法在实际中已无太大利用价值了。（） 二、选择题（每小题2分，将正确答案的标号写在后面的括号内） 1. 若Alice要向Bob分发一个会话密钥，采用ElGamal公钥加密算法，那么Alice对该回 话密钥进行加密应该选用的是（）（A）Alice的公钥（B）Alice的私钥（C）Bob的公钥（D）Bob的私钥 2. 下列算法中，不具有雪崩效应的是（） （A）DES加密算法（B）序列密码的生成算法（C）哈希函数（D）RSA加密算法 3. 下列选项中，不是Hash函数的主要应用的是（） （A）数据加密（B）数字签名（C）文件校验（D）认证协议 4. 对于二元域上的n元布尔函数，其总个数为（）（A）n2（B）n22（C）n2（D）以上答案都不对 5. 下列密码算法中，不属于序列密码范畴的是（） （A）RC4算法（B）A5算法（C）DES算法（D）WAKE算法 三、填空题（每小题1分，共20分） 1. 序列密码通常可以分为____序列密码和____序列密码。 2. 布尔函数是对称密码中策重要组件，其表示方法主要有____表示、____表示、____表示、 ____表示、____表示、____表示等。 3. 为了抗击各种已有的攻击方法，密码体制中的布尔函数的设计需要满足各种相应的设计 准则，这些设计准则主要有：________、________、________、________、________。 4. Hash函数就是把任意的长度的输入，通过散列函数，变换成固定长度的输出，该输出称 为____，Hash函数的单向性是指：____________________，Hash函数的抗碰撞性是指：________________。 5. 常用的公钥密码算法有：________、________、________、________。 四、简答题（每小题10分，共30分） 1. 简述RSA公钥密码体制中的密钥对的生成步骤、主要攻击方法以及防范措施。 2. 简述ElGamal公钥密码体制中的加密和解密过程。
复 习 题 11.. 传传统统密密码码 [1] 若加法密码中密钥K ＝7，试求明文good night 的密文。 [2] 若乘法密码中密钥K ＝5，试对明文network 的加密。 [3] 已知仿射变换为c ＝5m +7(mod26)，试对明文help me 加密。 [4] 已知仿射变换为c ＝5m +7(mod26)，试对密文VMWZ 解密。 [5] 已知下列密文是通过单表代替密码加密的结果，试求其明文。 YIF QFMZRW QFYV ECFMD ZPCVMRZW NMD ZVEJB TXCDD UMJN DIFEFMDZ CD MQ ZKCEYFCJMYR NCW JCSZR EXCHZ UNMXZ NZ UCDRJ XYYSMRT M EYIFZW DYVZ VYFZ UMRZ CRW NZ DZJJXZW GCHS MR NMD HNCMF QCHZ JMXJZW IE JYUCFWD JNZ DIR. [6] 设已知Vigenere 密码的密钥为matrix ，试对明文some simple cryptosystem 加密。 [7] 若代数密码中密钥为best ，试对明文good 加密。 [8] 假设Hill 密码加密使用密钥?? ????=7394K ，试对明文best 加密。 [9] 假设Hill 密码加密使用密钥?? ????=7394K ，试对密文UMFL 解密。 [10] 假设明文friday 利用2l =的Hill 密码加密，得到密文PQCFKU ，试求密钥K 。
22.. 分分组组密密码码 [1] 设DES 数据加密标准中： 明文m = 0011 1000 1101 0101 1011 1000 0100 0010 1101 0101 0011 1001 1001 0101 1110 0111 密钥K = 1010 1011 0011 0100 1000 0110 1001 0100 1101 1001 0111 0011 1010 0010 1101 0011 试求L 1与R 1。 [2] 已知IDEA 密码算中: 明文m = 01011100 10001101 10101001 11011110 10101101 00110101 00010011 10010011 密钥K = 00101001 10101100 11011000 11100111 10100101 01010011 10100010 01011001 00101000 01011001 11001010 11100111 10100010 00101010 11010101 00110101 求第一轮的输出与第二轮的输入。 [3] 已知IDEA 密码算中: )1(1Z = 1000010010011101 求[]1)1(1-Z 与)1(1Z -。 [4] 已知FEAL 密码中 明文m = 0011 1010 1101 0111 0010 1010 1100 0010 1101 0111 1011 1000 0101 1101 0100 1000 密钥K = 1001 0010 1001 0010 1111 1000 0110 0001 1101 0101 0011 1000 0100 1000 1101 1110 求L 0与R 0。
密码学作业 作业要求 1按下面各题要求回答问题； 2上机进行实验 3索引二篇公开发表有关计算机密码学的文章。时间发表在2009年以后 4考试当日，答题前交到监考老师处（二篇文章，本作业） 二.密码体制分类 密码体制从原理上可分为两大类，即单钥体制和双钥体制。 单钥体制的加密密钥和解密密钥相同。采用单钥体制的系统的保密性主要取决于密钥的保密性，与算法的保密性无关，即由密文和加解密算法不可能得到明文。换句话说，算法无需保密，需保密的仅是密钥。 换句话说，算法无需保密，需保密的仅是密钥。根据单钥密码体制的这种特性，单钥加解密算法可通过低费用的芯片来实现。密钥可由发送方产生然后再经一个安全可靠的途径（如信使递送）送至接收方，或由第三方产生后安全可靠地分配给通信双方。如何产生满足保密要求的密钥以及如何将密钥安全可靠地分配给通信双方是这类体制设计和实现的主要课题。密钥产生、分配、存储、销毁等问题，统称为密钥管理。这是影响系统安全的关键因素，即使密码算法再好，若密钥管理问题处理不好，就很难保证系统的安全保密。单钥体制对明文消息的加密有两种方式：一是明文消息按字符（如二元数字）逐位地加密，称之为流密码；另一种是将明文消息分组（含有多个字符），逐组地进行加密，称之为分组密码。单钥体制不仅可用于数据加密，也可用于消息的认证。 双钥体制是由Diffie和Hellman于1976年首先引入的。采用双钥体制的每个用户都有一对选定的密钥：一个是可以公开的，可以像电话号码一样进行注册公布；另一个则是秘密的。因此双钥体制又称为公钥体制。 双钥密码体制的主要特点是将加密和解密能力分开，因而可以实现多个用户加密的消息只能由一个用户解读，或由一个用户加密的消息而使多个用户可以解读。前者可用于公共网络中实现保密通信，而后者可用于实现对用户的认证。 三.扩散和混淆 扩散和混淆是由Shannon提出的设计密码系统的两个基本方法，目的是抗击敌手对密码系统的统计分析。 所谓扩散，就是将明文的统计特性散布到密文中去，实现方式是使得明文的每一位影响密文中多位的值，等价于说密文中每一位均受明文中多位影响。 混淆是使密文和密钥之间的统计关系变得尽可能复杂，以使敌手无法得到密钥。因此即使敌手能得到密文的一些统计关系，由于密钥和密文之间的统计关系复杂化，敌手也无法得到密钥。 七.什么是零知识证明?下图表示一个简单的迷宫，C与D之间有一道门，需要知道秘密口令才能将其打开。P向V证明自己能打开这道门，但又不愿向V泄露秘密口令。可采用什么协议?
设 A = ' ∞ ， = = ≤ ? ≤ ∞ ' ? ≤ ? ≤ ∞ ' ? 可求得 A = ' 一、古典密码 （1,2,4） 11,23AGENCY ”加密，并使用解密变换 D 11,23(c)≡11-1(c-23) (mod 26) 验证你的加密结果。 解：明文用数字表示：M=[19 7 4 13 0 19 8 14 13 0 11 18 4 2 20 17 8 19 24 0 6 4 13 2 24] 密文 C= E 11,23(M)≡11*M+23 (mod 26) =[24 22 15 10 23 24 7 21 10 23 14 13 15 19 9 2 7 24 1 23 11 15 10 19 1] = YWPKXYHVKXONPTJCHYBXLPKTB ∵ 11*19 ≡ 1 mod 26 (说明：求模逆可采用第4章的“4.1.6欧几里得算法”，或者直接穷举1~25) ∴ 解密变换为 D(c)≡19*(c-23)≡19c+5 (mod 26) 对密文 C 进行解密： M ’=D(C)≡19C+5 (mod 26) =[19 7 4 13 0 19 8 14 13 0 11 18 4 2 20 17 8 19 24 0 6 4 13 2 24] = THE NATIONAL SECURITY AGENCY 2. 设由仿射变换对一个明文加密得到的密文为 edsgickxhuklzveqzvkxwkzukvcuh ，又已知明文 的前两个字符是“if ”。对该密文解密。 解： 设解密变换为 m=D(c)≡a*c+b (mod 26) 由题目可知 密文 ed 解密后为 if ，即有： D(e)=i ： 8≡4a+b (mod 26) D(d)=f ： 5≡3a+b (mod 26) 由上述两式，可求得 a=3，b=22。 因此，解密变换为 m=D(c)≡3c+22 (mod 26) 密文用数字表示为： c=[4 3 18 6 8 2 10 23 7 20 10 11 25 21 4 16 25 21 10 23 22 10 25 20 10 21 2 20 7] 则明文为 m=3*c+22 (mod 26) =[8 5 24 14 20 2 0 13 17 4 0 3 19 7 8 18 19 7 0 13 10 0 19 4 0 7 2 4 17] = ifyoucanreadthisthankateahcer 4. 设多表代换密码 C i ≡ AM i + B (mod 26) 中，A 是 2×2 矩阵，B 是 0 矩阵，又知明文“dont ” 被加密为“elni ”，求矩阵 A 。 解： dont = (3,14,13,19) => elni = (4,11,13,8) ?a b / ≤ c d ? 则有： ? 4 / ?a b / ? 3 / ?13/ ?a b / ?13/ '11∞ ' c d ?≤14∞ (mod 26) ， ' 8 ∞ ' c d ?≤19∞ (mod 26) ?10 13/ ≤ 9 23∞