密码学入门

密码学⼊门

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密码的发展按时间分为古典密码和现代密码，现在我们先讨论古典密码。

密码技术的功能分为两种：⼀种为加密解密，⼀种是认证。

密码学有以下基本概念：1、被加密的原始信息称为明⽂

2、加密后的信息为密⽂

3、将明⽂变换为密⽂的过程为加密

4、将密⽂变换为明⽂的过程为解密

今天我们主要讨论两种密码：对称算法、⾮对称算法

⼀、对称密码

加解密使⽤同⼀个密钥，所以如何安全的传递密钥成了最头疼的问题。

明⽂和密⽂加密解密使⽤的密钥相同，在此举例S-DES密码以助于读者理解：

⾸先要⽣成两个⼦密钥；具体过程如下：10位密钥 key = 01111 11101

对key做P10置换得到 11111 10011 （3,5,2,7,4,10,1,9,8,6）

记左半(⾼位)的为Lk=11111,右半(低位)为Rk=10011Lk和Rk均循环左移1位,得到Lk=11111,Rk=00111

对Lk和Rk组合得到的11111 00111做P8置换选择,得到⼦密钥K1=0101 1111（6,3,7,4,8,5,10,9）Lk和Rk均再次循环左移2位,得到Lk=11111,Rk=11100

对Lk和Rk组合得到的11111 11100做P8置换选择,的到⼦密钥K2=1111 1100（6,3,7,4,8,5,10,9）

以上,通过密钥得到了算法所需的⼦密钥然后根据以下流程图对已知明⽂进⾏加密和加密

IP置换：（2,6,3,1,4,8,5,7）；SW：左、右四位交换位置；

第⼀次循环

记左半(⾼位)为Lm=0100,右半(低位)为Rm=1001

对Rm做EP扩展（4,1,2,3,2,3,4,1）置换,得Rm’=1100 0011Rm’与⼦密钥K1按位异或,得Rm’=1001 1100

Rm’左半1001进⼊S0盒替代选择得11,右半1100进⼊S1盒替代选择的01,组合后得Rm’=1101

对Rm’做P4（2,4,3,1）置换,得Rm’=1101Rm’与Lm按位异或,得Lm’=1001

绪论

密码学的发展历史(1)

1.3 密码学的发展历史

密码学的发展历程大致经历了三个阶段：古代加密方法、古典密码和近代密码。

1.3.1 古代加密方法（手工阶段）

源于应用的无穷需求总是推动技术发明和进步的直接动力。存于石刻或史书中的记载表明，许多古代文明，包括埃及人、希伯来人、亚述人都在实践中逐步发明了密码系统。从某种意义上说，战争是科学技术进步的催化剂。人类自从有了战争，就面临着通信安全的需求，密码技术源远流长。

古代加密方法大约起源于公元前440年出现在古希腊战争中的隐写术。当时为了安全传送军事情报，奴隶主剃光奴隶的头发，将情报写在奴隶的光头上，待头发长长后将奴隶送到另一个部落，再次剃光头发，原有的信息复现出来，从而实现这两个部落之间的秘密通信。

密码学用于通信的另一个记录是斯巴达人于公元前400年应用Scytale加密工具在军官间传递秘密信息。Scytale实际上是一个锥形指挥棒，周围环绕一张羊皮纸，将要保密的信息写在羊皮纸上。解下羊皮纸，上面的消息杂乱无章、无法理解，但将它绕在另一个同等尺寸的棒子上后，就能看到原始的消息。 我国古代也早有以藏头诗、藏尾诗、漏格诗及绘画等形式，将要表达的真正意思或“密语”隐藏在诗文或画卷中特定位置的记载，一般人只注意诗或画的表面意境，而不会去注意或很难发现隐藏其中的“话外之音”。

由上可见，自从有了文字以来，人们为了某种需要总是想法设法隐藏某些信息，以起到保证信息安全的目的。这些古代加密方法体现了后来发展起来的密码学的若干要素，但只能限制在一定范围内使用。

传输密文的发明地是古希腊，一个叫Aeneas Tacticus的希腊人在《论要塞的防护》一书中对此做了最早的论述。公元前2世纪，一个叫Polybius的希腊人设计了一种将字母编码成符号对的方法，他使用了一个称为Polybius的校验表，这个表中包含许多后来在加密系统中非常常见的成分，如代替与换位。Polybius校验表由一个55的网格组成（如表1-1所示），网格中包含26个英文字母，其中I和J在同一格中。每一个字母被转换成两个数字，第一个是字母所在的行数，第二个是字母所在的列数。如字母A就对应着11，字母B就对应着12，以此类推。使用这种密码可以将明文“message”置换为密文“32 15 43

解密世界的密码：密码学入门教学大纲

引言

在当今网络时代，隐私和安全已经成为了极为重要的话题。随着技术的不断进步，个人信息的泄露和网络攻击也变得越来越普遍。为了保护我们的隐私和数据安全，密码学作为一门科学，变得越来越重要。密码学是一种通过使用加密算法来确保信息安全的技术，它在各个领域都有广泛的应用，包括银行业、电子商务、通信和互联网安全等。

本文将为您提供一个密码学入门教学大纲，帮助您了解密码学的基本概念、加密算法的原理以及密码学在实际应用中的作用。

第一部分：密码学基础

1.1 密码学的定义和发展

• 密码学的定义：解释密码学是什么以及它的主要目标。

• 密码学的发展历史：介绍密码学从古代到现代的发展历程，包括凯撒密码和电子密码学的兴起。

1.2 密码学的基本概念

• 明文、密文和密钥：解释这些基本概念在密码学中的含义和作用。

• 对称加密和非对称加密：介绍对称加密和非对称加密的原理和区别。 1.3 常见的加密算法

• 对称加密算法：介绍常见的对称加密算法，如DES、AES等，并解释它们的原理和使用场景。

• 非对称加密算法：介绍常见的非对称加密算法，如RSA、椭圆曲线密码等，并解释它们的原理和使用场景。

第二部分：加密算法的原理与应用

2.1 对称加密算法的原理与应用

• 替代密码和置换密码：解释替代密码和置换密码在对称加密算法中的作用，并介绍如何使用替代密码和置换密码进行加密和解密。

• 分组密码：介绍分组密码的基本原理和应用，包括Feistel网络和数据加密标准（DES）算法的原理。

• 流密码：介绍流密码的基本原理和应用，包括RC4算法的原理。

2.2 非对称加密算法的原理与应用

• 公钥和私钥：解释公钥和私钥在非对称加密算法中的作用，并介绍如何使用公钥和私钥进行加密和解密。

• RSA算法：介绍RSA算法的原理和应用，包括密钥生成、加密和解密过程。

• 椭圆曲线密码：介绍椭圆曲线密码的原理和应用，包括椭圆曲线点的加法和乘法、密钥生成、加密和解密过程。 第三部分：密码学在实际应用中的作用

北京银长城CISP培训 模拟题

第 1 页 共 7页 密码学

一、快速提示

·密码编码学是通过把信息加密成不可读格式来保护信息的一门科学。

·最著名的转子加密机是德国人在二次世界大战中使用的Enigma机。

·可读消息就是一种叫做明文的文件形式，明文一旦被加密，就处于一种叫做密文的

形式。

·加密就是把明文转化成密文的过程，解密就是把密文还原成原始明文。

·加密算法就是那些决定加密和解密函数的数学规则。

·密码分析学就是研究对密码系统的攻击。

·防抵赖性是这样一种服务：发送者不能在发送消息之后否认已经发送的消息。

·密钥类是从相同明文产生相同密文的两个不同的密钥。

·可能的密钥所在的范围就是密钥空间。密钥空间越大，密钥空间利用得越充分，允

许创建的随机密钥就越多，带来的安全水平也就越高。

·两个最基本的加密密码类型是代换和置换。代换密码是把一个字符(或比特)用另一个来替换，置换密码是搅乱字符集(或比特串)。

·多字母替换密码使用多个字母表来挫败频率攻击。

·隐藏术是用不同的形式比如图像、声音文件或者文档来隐藏数据的一种方法。这种方法用来隐藏数据的存在性。

·Clipper·芯片是一种加密芯片，美国政府想把它应用在许多美国制造的设备中，以使得他们能够监听包含有关于非法活动的可疑信息的通信。

·Clipper-芯片使用的是飞鱼算法，这个算法是美国国家安全局开发的，它使得美国政府能够解密任何使用clipper芯片加密的流量。

·密钥托管是把解密信息所必需的密钥分成几个部分的一种措施。不同的代理或者实体保存着密钥的不同部分，需要的时候联合在一起以解密。

·公平加密系统也将解密所必需的密钥分开，但这种方法在使用公钥加密术的时候用软件加密程序来实现，而密钥托管主要在人们利用硬件加密芯片的时候使用。

·密钥是插入加密算法中的随机比特串。这一结果决定对消息执行哪些加密函数以及按什么顺序执行。