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网络安全密码学简介密码学发展历史 古典密码近代密码现代密码古典密码起始时间：从古代到19世纪末，长达几千年密码体制：纸、笔或者简单器械实现的简单替代及换位通信手段：信使例子：行帮暗语、隐写术、黑帮行话近代密码起始时间：从20世纪初到20世纪50年代，即一战及二战时期密码体制：手工或电动机械实现的复杂的替代及换位通信手段：电报通信现代密码起始时间：从20世纪50年代至今密码体制：分组密码、序列密码以及公开密钥密码，有坚实的数学理论基础。
通信手段：无线通信、有线通信、计算网络等现代密码学的重要事件1949年Shannon发表题为《保密通信的信息理论》，为密码系统建立了理论基础，从此密码学成了一门科学。
（第一次飞跃）1976年后，美国数据加密标准（DES）的公布使密码学的研究公开，密码学得到了迅速发展。
1976年，Diffe和Hellman提出公开密钥的加密体制的实现，1978年由Rivest、Shamire和Adleman 提出第一个比较完善的公钥密码体制算法（第二次飞跃）（现代）密码学的基本概念密码学（Cryptology）是结合数学、计算机科学、电子与通讯等诸多学科于一体的交叉学科，是研究密码编制和密码分析的规律和手段的技术科学。
密码学不仅用来实现信息通信的各种安全目标：机密性，真实性（包括完整性，不可否认性）等●加密，消息认证码，哈希函数，数字签名，身份认证协议，安全通信协议，等安全机制密码学提供的只是技术保障作用现代密码学技术 数据加密数据真实性数据加密的基本思想对机密信息进行伪装●将机密信息表述为不可读的方式●有一种秘密的方法可以读取信息的内容伪装去伪装信息不可读消息原始信息Security services and mechanismsBobAlice ？？？M=明文%……&￥#@*用k 加密/解密，保密性、机密性密文kk M =“I love you ”明文--加密体制加密系统●一个用于加/解密，能够解决网络安全中的机密性的系统由明文、密文、密钥、密码算法四个部分组成。
密钥管理系统密钥管理系统是一种通过密码保护数据的电子工具。
它被广泛应用于企业和个人的加密和安全保障工作中，可以帮助用户在互联网上安全地存储和传输机密信息。
随着网络科技的飞速发展，实现网络安全保护已经成为许多行业的共同需求。
本文将探讨密钥管理系统的定义、功能、应用及其对安全保障的作用。
一、密钥管理系统的定义密钥管理系统是一种基于加密技术的安全保护系统。
它主要依靠密码技术对机密信息进行加密，从而实现信息保密。
密钥管理系统通常包括密钥的生成、存储、交换、发布、注销等功能。
根据密钥的种类和用途，可将密钥管理系统分为对称密钥管理系统和非对称密钥管理系统。
对称密钥管理系统，又称为传统加密系统。
对称密钥系统商讨好密钥后，一方将密钥发送给另一方，双方共用该密钥。
这种方式的优点是加密速度快，缺点是密钥的传递对安全性要求较高，一旦密钥泄露，后果将非常严重。
非对称密钥管理系统是一种新型的加密方式。
它包含两种密码，一种是公开密码，另一种是私有密码。
公开密码可以自由分发，而私有密码只有用户本人知道。
非对称密钥系统鉴别双方身份后，通过传输公开密码，发出一次或多次数据交换请求，以了解对方具体要求、解密数据，等到对方全部要求满足时，再用私有密码加密数据，传递给对方的公开密码解密。
由于非对称密钥管理系统的特殊设计，数据交换时不需要传输密钥，因此更加具有安全性。
二、密钥管理系统的功能1.密钥生成和存储密钥生成和存储是密钥管理系统最基本的两个功能。
密钥生成是指根据要求自动产生密钥或者手动输入密钥；密钥存储是指将密钥安全地保存起来，并确定只有经过授权的用户才有权使用。
2.密钥交换密钥交换是指在安全通信前，双方交换密钥的过程。
在对称密钥系统中，通常采用密码固定的方法，即通信双方提前商定一个密钥，然后再进行交换。
在非对称密钥系统中，一般采用公钥加密的方式来实现密钥的安全交换。
3.密钥发布和注销密钥发布和注销是指从密钥管理系统中找到被授权的密钥，然后在需要的时候对密钥进行发布和撤销。
对称密钥密码体制的原理和特点一、对称密钥密码体制的原理1. 对称密钥密码体制是一种加密方式，使用相同的密钥进行加密和解密。
2. 在对称密钥密码体制中，加密和解密使用相同的密钥，这个密钥必须保密，只有合法的用户才能知道。
3. 对称密钥密码体制使用单一密钥，因此在加密和解密过程中速度较快。
4. 对称密钥密码体制中，发送者和接收者必须共享同一个密钥，否则无法进行加密和解密操作。
二、对称密钥密码体制的特点1. 高效性：对称密钥密码体制使用单一密钥进行加密和解密，因此速度较快，适合于大量数据的加密和解密操作。
2. 安全性有限：尽管对称密钥密码体制的速度较快，但密钥的安全性存在一定的风险。
一旦密钥泄露，加密数据可能会遭到破解，因此密钥的安全性对于对称密钥密码体制至关重要。
3. 密钥分发困难：在对称密钥密码体制中，发送者和接收者必须共享同一个密钥，因此密钥的分发和管理可能会存在一定的困难。
4. 密钥管理困难：对称密钥密码体制密钥的管理和分发往往需要借助第三方机构或者密钥协商协议来实现，这增加了密钥管理的复杂性。
5. 广泛应用：尽管对称密钥密码体制存在一定的安全性和管理困难，但由于其高效性，仍然广泛应用于网络通信、金融交易等领域。
对称密钥密码体制是一种加密方式，使用相同的密钥进行加密和解密。
它具有高效性和广泛应用的特点，然而安全性较差并且密钥管理困难。
在实际应用中，需要权衡其优劣势，并采取相应的安全措施来确保其安全性和有效性。
对称密钥密码体制的应用对称密钥密码体制作为一种快速高效的加密方式，在现实生活中有着广泛的应用。
主要的应用领域包括网络通信和数据传输、金融交易、安全存储、以及移动通信等。
1. 网络通信和数据传输在网络通信和数据传输中，对称密钥密码体制被广泛应用于加密数据传输过程。
在互联网传输中，大量的数据需要在用户和服务器之间进行传输，为了保护数据的安全性，对称密钥密码体制被用来加密数据，确保传输过程中数据不被窃取或篡改。
密码系统的分类密码系统是一种用于保护信息安全的技术，根据其应用和设计特点可以分为不同的类别。
以下是一些密码系统的主要分类：1. 对称密钥系统（Symmetric-key Cryptography）：-在对称密钥系统中，加密和解密使用相同的密钥。
常见的对称加密算法有DES（Data Encryption Standard）、AES（Advanced Encryption Standard）等。
对称密钥系统的优势在于速度较快，但密钥的分发和管理相对复杂。
2. 非对称密钥系统（Asymmetric-key Cryptography）：-非对称密钥系统使用一对密钥，分别是公钥和私钥。
信息可以使用公钥加密，但只能使用相应的私钥解密。
反之亦然。
RSA 和ECC（Elliptic Curve Cryptography）是常见的非对称加密算法。
3. 哈希函数（Hash Functions）：-哈希函数将任意长度的数据映射为固定长度的散列值。
常用于数据完整性验证和密码存储。
MD5 和SHA-256 是常见的哈希算法。
4. 数字签名（Digital Signatures）：-数字签名使用非对称密钥系统来确保数据的完整性和认证发送者身份。
发送者使用私钥生成数字签名，接收者使用对应的公钥验证签名的有效性。
DSA 和RSA 签名是常见的数字签名算法。
5. 公钥基础设施（Public Key Infrastructure，PKI）：- PKI 是一套为建立安全的网络通信而设计的标准和规范。
它包括数字证书、证书颁发机构（CA）等组件，用于确保公钥的合法性和安全地传递公钥。
6. 随机数生成器（Random Number Generators，RNG）：-随机数生成器用于生成密码学上安全的随机数。
在密码学中，强密码需要具备高度的随机性。
密码系统的安全性很大程度上依赖于其使用的随机数生成器的质量。
7. 量子密码学（Quantum Cryptography）：-量子密码学是一种利用量子力学原理来确保通信的安全性的新型密码学。
数学解密密码学的奥秘密码学是关于加密和解密信息的科学，它在个人隐私、电子商务、网络安全等领域发挥着重要的作用。
而数学作为密码学的基础，不仅帮助我们理解密码学的原理和算法，还为密码学的进一步研究提供了必要的工具和方法。
本文将介绍数学在密码学中的运用，并揭示数学解密密码学的奥秘。
1. 对称密钥密码系统对称密钥密码系统是密码学中最早也是最简单的一种密码系统。
它采用相同的密钥进行加密和解密，即发送方和接收方使用同一密钥来保护通信内容的安全性。
在对称密钥密码系统中，数学扮演着至关重要的角色。
首先，数学中的模运算在对称密钥密码系统中发挥了重要作用。
模运算可以将明文映射到一个有限范围内的密文，使得破解者难以通过暴力破解来获得明文信息。
而对称密钥密码系统中的加密算法通常基于模运算，利用模运算中的性质来实现加密和解密操作。
其次，对称密钥密码系统中的密码强度与数学中的难题相关。
在现代密码学中，密钥的安全性往往依赖于某种数学难题的解决难度。
例如，RSA密码算法基于大整数分解问题，其安全性取决于破解者是否能够有效地分解两个大素数的乘积。
因此，数学领域的研究成果和突破，对对称密钥密码系统的安全性具有重要影响。
2. 公钥密码系统与对称密钥密码系统不同，公钥密码系统采用了两个密钥：公钥和私钥。
发送方使用接收方的公钥进行加密，接收方使用自己的私钥进行解密。
公钥密码系统的安全性建立在数学难题和数论的基础上。
公钥密码系统中最著名的算法之一是RSA算法，它基于大整数分解的困难性。
通过数学中的模运算、欧拉定理等性质，RSA算法能够有效地保护通信内容的安全性。
数学中的素数、互质性以及数论中的一些重要定理都为RSA算法的实现提供了理论基础。
此外，椭圆曲线密码学（ECC）也是一种公钥密码系统，它利用椭圆曲线上的点运算和离散对数难题来实现加密和解密操作。
在ECC中，数学中的椭圆曲线理论发挥了重要作用，为构建安全的公钥密码系统提供了数学基础。
3. 码与编码理论在密码学中，码和编码理论也是数学的重要应用之一。
对称密钥密码系统
2000多年以前，罗马国王Julius Caesar使用过现今被称为“凯撒密码”的加密算法。
此加密算法其实是“移位密码”算法的一个特例。
由于移位密码安全性不高，使用穷举爆力技术很容易将其破解，于是人们发明了“代换密码”。
而移位密码其实是代换密码的一个子集。
虽然代换密码安全性有所提高，使用穷举爆力技术较难破解，然而使用统计密码分析技术却可以很容易地破解代换密码。
到了几百年前，有人发明了“置换密码”有时也叫“换位密码”，之后现代密码技术开始出现。
很多人把Claude Shannon誉为现代密码学之父，他提出了“扩散”和“混淆”来构造密码体制的基本要素。
这种加密技术可以有效的挫败使用统计分析技术来破解密码。
1973年，Horst Feistel公开了他的“Feistel密码”，这是第一个体现密码之父Shannon思想的密码系统。
目前，几乎所有的对称密码系统都使用了Feistel密码的设计特征。
1973年，（美）国家标准局（NBS），即现在的（美）国家标准技术研究所（NIST）公布了征求国家密码标准的提案，人们建议了许多的密码系统。
1977年7月，NBS经过对众多的密码系统进行评估后，采纳了IBM在20世纪60年代（1960s）研制出来的一个密码系统作为数据加密标准（DES），此系统是由Horst Feistel领导的一个研究组研制出来的。
这个密码系统基于一个称为LUCIFER[Fic73]的密码系统。
LUCIFER密码系统本质上是Feistel密码的一个推广。
1983年、1988年和1993年，DES再度被认定为（美）国家标准。
1997年，RSA实验室发布了一个以10000美元作为酬金的挑战：寻找一个前面带有一个已知明文块的密文的DES密钥。
由Roche Verse牵头的一个工程小组动用了70000多台通过因特网连接起来的计算机系统，使用穷举爆力攻击程序大约花费96天的时间找到了正确的DES密钥。
意识到DES已经快完成它的历史使命，NIST于1997年1月宣布了一项选择一个用作高级加密标准（AES）的候选算法的计划：这个新的标准的将取代DES。
1998年7月，电子前沿基金会（EFF）花费了250000美元制造了一台机器，用它在不到3天的时间里就攻破了DES。
为了响应NIST征求AES的提议，有关各方在1998年上半年提交了15个密码算法。
1999年8月9日，NIST宣布已经选出5个最终候选算法来参加第二轮的角逐成为AES。
这个5个算法是“MARS”，由IBM的一个研究小组研发出来；“RC6”，由Ronold Rivest和来自RSA实验室的一个小组开发出来；“Rijndael”，由比利时的Joan Daemen和Vincent Rijmen设计得出；“Serpent”，由英国剑桥大学的Ross Anderson和以色列海法市Technion的Eli Bibam以及热挪威卑尔根大学的Lars Knudsen共同研究出来；“Twofish”，由Bruce Schneier、John Kelsey、Doug Whiting、David Wagner、Chris Hall和Niels Ferguson设计出来。
1999年10月25日，NIST在还没有找到合适的AES期间，采纳了三重DES （一个更安全的DES变形）作为国家标准。
2000年10月2日，NIST在5个候选算法中的Rijndael算法定为AES的最终候选算法。
