信息安全与密码学(2019秋季)

密码学及信息安全基础密码学是研究信息安全的一门学科，主要涉及信息传输、信息存储和计算机网络中安全问题的研究。

密码学的主要目标是保护信息的机密性、完整性和可用性。

在信息技术高速发展的今天，信息安全显得尤为重要，密码学逐渐成为了保护信息安全的重要工具。

密码学有多种分类方法，常见的分类方法包括：对称加密和非对称加密、单向函数和哈希函数、数字签名和公钥基础设施等。

对称加密是密码学中最基础的加密方法之一。

对称加密算法使用相同的密钥加密和解密信息。

在对称加密中，相同的密钥需要在发送方和接收方之间共享，因此密钥的传输和存储都是非常关键的问题。

比较常见的对称加密算法有DES、3DES、AES等。

与对称加密不同，非对称加密使用公钥和私钥进行加密。

公钥可以任意分发，而私钥则需要保密。

非对称加密算法具有很高的安全性，因为私钥只有所有者知道，信息只有使用私钥才能解密。

RSA算法是非对称加密算法中最常见的算法之一。

单向函数和哈希函数也是密码学中常见的概念。

单向函数是可以很容易地将明文转换为密文，但不能通过密文恢复回来的函数，因此单向函数也被称为“不可逆函数”。

哈希函数是一种非常常见的单向函数，可以将任意长度的输入数据转换为固定长度的输出数据，称为哈希值。

哈希函数的重要作用是保证数据的完整性，通过比较两个数据的哈希值可以快速确定两个数据是否一致。

数字签名是一种用于验证信息来源和保证信息完整性的技术，相当于一种电子签名。

数字签名可以防止信息被篡改、伪造或否认，因为只有私钥持有者才能完成数字签名。

公钥基础设施（PKI）则是数字证书的管理和分发方案，是保证数字签名安全性的重要工具之一。

总之，密码学是一门非常重要的学科，它通过加密、解密、数字签名等多种技术手段来保障信息安全。

随着信息技术的迅速发展，密码学在保障信息安全方面具有越来越重要的作用，因此在数字世界中，信息安全及密码学的研究和应用是不可忽视的重要领域。

信息安全与密码学基础知识在当今数字化时代，信息安全变得愈发重要。

无论是个人隐私还是公司商业机密，都需要得到保护以防止被非法获取。

在保护信息安全的领域中，密码学是一项关键的技术。

密码学是研究如何隐藏信息和验证身份的学科。

它可以追溯到古代，但是在现代科技的发展下，其应用变得更加广泛和复杂。

密码学的基础知识包括对称密码和非对称密码。

对称密码是最早应用于信息安全的方法之一。

它使用相同的密钥对信息进行加密和解密。

发送方将信息使用密钥加密，接收方使用相同的密钥解密。

这种方法的优点是简单和高效，但缺点是密钥的安全性容易被破解。

为了解决对称密码的安全性问题，非对称密码被引入。

非对称密码使用一对密钥：公钥和私钥。

公钥用于加密信息，私钥用于解密信息。

发送方通过接收方的公钥加密信息，只有拥有私钥的接收方才能解密信息。

这种方法的优点是密钥的安全性更高，缺点是加密和解密的过程比对称密码慢。

除了对称密码和非对称密码，哈希函数也是信息安全中常见的工具。

哈希函数将输入数据（例如一串文字）转换为一串固定长度的输出，这个输出称为哈希值。

通过对比哈希值，我们可以验证数据的完整性和一致性。

哈希函数的一个重要特点是，不同的输入会产生不同的哈希值，即使输入只有微小的变化。

这使得哈希函数在密码存储和数字签名等方面得到广泛应用。

在信息安全中，一些关键的概念需要被注意。

其中之一是身份验证。

身份验证是确认一个实体真实性的过程。

常见的身份验证方式包括用户名和密码、生物特征识别等。

另一个重要的概念是访问控制。

访问控制是控制和管理谁可以访问特定信息的过程。

在访问控制中，授权和身份验证是两个关键步骤。

信息安全与密码学还涉及到一些攻击和防御的概念。

黑客是指试图未经授权地获取或破坏信息系统的人。

黑客可以使用各种技术和方法，例如密码破解、网络钓鱼、恶意软件等。

为了保护信息安全，防御措施也越来越多样化和复杂化。

例如，防火墙可以帮助阻止未经授权的访问，加密技术可以保护数据传输的机密性，安全漏洞扫描可以检测系统中的弱点。

专题八、信息安全与密码数论在信息安全与密码学中有重要的应用.在历史上早就将密码作为军事斗争和政治斗争的一种手段.在当今信息化社会中,密码学不仅与军事、政治领域的信息通讯安全有关，而且在经济领域的商业信息往来中也需要某某。

人们通过电报、、电子网络等公共渠道传递信息时，要求信息不能被窃取或修改，安全地传送给指定的接收者，就需要将信息以密文的形式传送。

一、通讯安全中的基本概念1．明文、密文、密钥甲方通过公共渠道向乙方传递信息,为使信息不被窃取或篡改,就需要将信息先改变为秘密形式再发送.我们把原信息称为明文,明文的秘密形式称为密文.将明文变为密文的过程称为加密.通过密码将密文译为明文的过程称为解密.密码中的关键信息称为密钥.密钥在某某通讯中具有至关重要的意义与作用.一切密码系统都由两部分构成:〔1〕一套组成基本密码的通讯方法或程序的规那么。

称为通用系统；〔2〕一个可变换的密钥。

它由数字、单词、词组或句子构成。

在对明文加密时，密钥控制通用系统的，并决定密文的组成形式，解密时，密钥同样控制着解密系统。

虽然密码的外部形式和内部构成可以有着千差万别，但总括起来只有两种基本形式：〔1〕位移式。

即只重新排列或调整明文中的字母顺序，而不改变字母本身；〔2〕置换式。

即用其他字母代替明文中的字母而顺序保持不变。

有时也可以同时使用这两种密码系统来构成一套密码系统。

20世纪40年代以来广泛使用着各种电密码机。

许多电密码机都有类似打字机的键盘，并使用一种电转子装置产生一系列不同的混合字母。

另外一种类似的机器也研制出来，它可以对大量电码进行加密和解密。

二、传统的密码系统下面我们介绍在历史上曾经用过的密码系统.1．位移式密码位移式即只重新排列或调整明文中的字母顺序，而不改变字母本身的密码系统。

例1. 明文good morning →密文mgoo rondgin .明文中第1,5，〔2，6〕个字母为密文中第1，2〔3，4〕个字母，依此类推。

密码学与信息安全信息安全与密码学随着互联网技术的发展，网络安全问题越来越引起人们的关注。

信息安全是保障信息系统安全的重要手段，而密码学是信息安全领域的核心技术之一。

密码学是一门研究通信信息安全的学科，主要研究的是在信息传递和存储过程中，如何确保信息的保密性、完整性和可用性。

本文将探讨密码学和信息安全的关系，以及如何利用密码学技术来保护信息安全。

一、密码学历史密码学的历史可以追溯到古代，据记录，古代埃及人就已经使用了一些简单的密码，如换位密码和代替密码。

而在中国，密码学的发展也非常早，古代最早的密码书籍是《周髀算经》。

在欧洲，最早出现的密码编码技术是凯撒密码，即后来被称为单表代换密码。

随着社会发展，密码学也不断更新换代，涌现出多种新的密码技术。

二、密码学原理密码学原理主要包括对称密钥密码系统和公钥密码系统两大类。

对称密钥密码系统又叫共享密钥密码系统，采用同一种密钥进行信息的加密和解密。

一般情况下，这种方式需要将密钥预先协商好，双方才可通过密钥加解密信息。

对称密钥密码系统的优点是加密速度快，缺点是密钥的安全性和管理难度大，密钥曝光即意味着系统的破解。

公钥密码系统又叫非共享密钥密码系统，将加密和解密两个操作分别使用两个不同的密钥进行。

公钥是公开给所有人的，而私钥则只有在相应拥有者的掌握下才能使用。

公钥加密里，加密的结果只有拥有私钥的人才能解密。

相对于对称密钥系统来说，公钥密码系统的优点是密钥的管理和分配比较容易，缺点是加密和解密的速度会比对称密钥系统慢。

三、密码学应用密码学技术广泛应用于信息安全领域中，以下是几个常见的密码技术应用。

1、SSL/TLSSSL/TLS是一种安全协议协议，常用于保护网站和服务器的安全通信。

SSL/TLS通过采用公钥密码学、对称密钥密码学及哈希算法等技术，实现了保护数据传输的机密性、完整性、可用性和认证等功能。

2、文件加密文件加密是指对目标文件进行某种程度的加密处理，以防止未经授权的访问和窃取。

2019年上半年5月下午信息安全工程师考试试题-案例分析-答案与解析【试题一】（14分）阅读下列说明，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。

【说明】访问控制是保障信息系统安全的主要策略之一，其主要任务是保证系统资源不被非法使用和非常规访问。

访问控制规定了主体对客体访向的限制，并在身份认证的碁础上，对用户提出的资源访问请求加以控制。

当前,主要的访问控制模型包括：自主访问控制（DAC）模型和强制访问控制(MAC)模型。

【问题1】(6分)针对信息系统的访问控制包含哪三个基本要素？【参考答案】1、主体2、客体3、授权访问【问题2】(4分)BLP模型是一种强制访问控制模型，请问：（1）BLP模型保证了信息的机密性还是完整性？（2）BLP模型采用的访问控制策略是上读下写还是下读上写？【参考答案】1、机密性2、上读下写【问题3】(4分)Linux系统中可以通过Is•命令查看文件的权限，例如：文件net.txt的权限属性如下所示：-rwx-------1 root root 5025 May 25 2019 /home/abc/net.txt请问：（1）文件net.txt属于系统的哪个用户？（2）文件net.txt权限的数字表示是什么？【参考答案】（1）root（2）700【试题二】（13分）阅读下列说明，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。

【说明】密码学作为信息安全的关键技术，在信息安全领域有着广泛的应用。

.密码学中，根据加密和解密过程所采用密钥的特点可以将密码算法分为两类：对称密码算法和非对称密码算法。

此外，密码技术还用于信息鉴别、数据完整性检验、数字签名等。

【问题1】(6分)信息安全的基本目标包括真实性、保密性、完整性、不可否认性、可控性、可用性、可审查性等。

密码学的三大安全百标C.I.A分别表示什么？【参考答案】C：保密性I：完整性A：可用性【问题2】(5分)仿射密码是一种典型的对称密码算法。

信息安全的密码学技术密码学技术是信息安全领域中的一项重要技术，它通过使用密码算法来保护和加密数据，以防止未经授权的访问和篡改。

本文将介绍信息安全中常见的密码学技术，并探讨其应用场景和未来发展方向。

一、对称加密算法对称加密算法是一种使用相同密钥进行加密和解密的算法。

常见的对称加密算法包括DES（Data Encryption Standard）、AES（Advanced Encryption Standard）等。

这些算法能够在数据传输过程中保障数据的机密性，但其密钥的管理和分发是一个较为困难的问题。

因此，在实际应用中，对称加密算法常被用于保护敏感数据的加密存储和传输，如数据库加密、文件加密等。

二、非对称加密算法非对称加密算法是一种使用不同密钥进行加密和解密的算法。

常见的非对称加密算法包括RSA（Rivest-Shamir-Adleman）、Diffie-Hellman等。

与对称加密算法相比，非对称加密算法具有更高的安全性和方便的密钥管理。

它能够实现加密和签名验证的功能，广泛应用于数字证书、数字签名、安全通信等领域。

三、哈希函数哈希函数是一种将任意长度的输入映射为固定长度输出的算法。

常见的哈希函数包括SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）、MD5（Message Digest Algorithm 5）等。

哈希函数具有单向性和唯一性的特点，即通过哈希值无法还原出原始数据，且不同的输入一定对应不同的输出。

哈希函数常被用于数据完整性校验、密码存储和数字签名等应用场景。

四、数字证书和公钥基础设施（PKI）数字证书是一种用于证明数字实体身份、确保通信安全和数据完整性的电子凭证。

它包含了实体的公钥和相关信息，并由可信的证书颁发机构签名。

数字证书常用于公钥的分发和验证，通过建立信任链来保证实体的身份和通信的安全。

公钥基础设施（PKI）是一个保证数字证书的安全性和有效性的组织架构和管理机制。

《密码学与信息安全》课程大纲
课程名称（中文）：密码学与信息安全
课程名称（英文）：Cryptography and Technology of Information Security
课程编码：Y0703032C
开课单位：电气信息学院
授课对象：硕士
任课教师：徐守志
学时：40 学分：2 学期：2
考核方式：平时成绩30%，课外论文70%
先修课程：离散数学、代数论
课程简介：
一、教学目的与基本要求：（200字以内）
让学生了解和掌握密码学与信息安全的基本原理、技术、及最新研究成果；具有网络与信息安全的理论基础和基本实践能力。

二、课程内容与学时分配
1、课程主要内容：（200字以内）
1)密码学概述
2)流密码学技术
3)分组密码体制
4)公钥密码体制
5)密钥分配与密钥管理
6)消息认证和杂凑算法
7)数字签名技术
8)身份认证技术
9)计算机病毒
10)安全脆弱性分析
11)入侵检测
2、课程具体安排：（按教学章节编写，重点章节下划线）
三、实验、实践环节及习题内容与要求
四、教材及主要参考文献（顺序为：文献名，作者，出版时间，出版单位）：
1.现代密码学. 杨波编著，2006, 清华大学出版社
2.信息安全原理与实践 / (美) [M.斯坦普] Mark Stamp)著; 杜瑞颖[等] 译. - 北京: 电子工
业出版社, 2007
3.信息安全综合实验教程 / 张焕国, 王丽娜编著. - 武汉: 武汉大学出版社, 2006
撰写人：徐守志
学位分委员会签字：
学院主管研究生教学院长签字：。

密码学与网络安全密码学是研究如何保护信息安全的一门学科，而网络安全是指在使用互联网时维护信息安全的一系列措施。

在当今数字化时代，密码学与网络安全的重要性越来越被人们所重视。

本文将介绍密码学的基本原理、常见的密码算法以及网络安全的相关措施和挑战。

一、密码学的基本原理密码学的基本原理是通过使用密码算法对信息进行加密和解密，以达到保护信息的目的。

密码学中的基本术语包括明文、密文、加密算法和解密算法等。

1.明文和密文明文是指未经过加密处理的原始信息，而密文是通过加密算法对明文进行加密后得到的加密文本。

密文通过使用相应的解密算法才能恢复为明文。

2.加密算法和解密算法加密算法是指将明文转化为密文的过程，而解密算法是指将密文恢复为明文的过程。

常见的加密算法包括对称加密算法和非对称加密算法。

3.对称加密算法对称加密算法是指加密和解密使用相同密钥的加密算法。

在对称加密算法中，发送方和接收方必须共享同一个密钥才能进行加解密操作。

常见的对称加密算法有DES、AES等。

4.非对称加密算法非对称加密算法是指加密和解密使用不同密钥的加密算法。

在非对称加密算法中，发送方使用接收方的公钥进行加密操作，而接收方使用自己的私钥进行解密。

常见的非对称加密算法有RSA、Diffie-Hellman等。

二、常见的密码算法1. DES算法DES（Data Encryption Standard）算法是一种对称密钥加密算法，使用56位密钥对明文进行加密，并生成64位的密文。

DES算法在数据加密领域应用广泛，但其密钥长度较短，易于被暴力破解。

2. AES算法AES（Advanced Encryption Standard）算法是一种对称密钥加密算法，使用128、192或256位密钥对明文进行加密。

AES算法被广泛应用于加密通信和数据存储领域，具有较高的安全性。

3. RSA算法RSA算法是一种非对称密钥加密算法，使用数论相关的数学原理，通过生成公钥和私钥来进行加密和解密操作。

教科版2019信息技术必修1数据与计算第3单元认识数据3.4加密与解密教学设计【教材分析】本项目包含“任务一解开网站账号被盗之谜”和“任务二让数据‘隐身’”两个任务。

任务一包含两个活动：“活动1 防范‘盗窃’行为”，“活动2 设置安全密码”。

任务一是让学生通过“活动1”，总结防范密码被盗的各种现实的或潜在的形式，加强信息安全意识。

通过“活动2设置安全密码”，守住信息安全的第一道防线。

为增强说服力，让学生借助Python程序，体验简单整数密码被破解的过程和耗时。

另外，在较大数据规模的运算中，如何提高运算效率，也是活动2的一个“副产品”。

活动1主要是从意识层面谈密码安全防范，活动2则从技术层面演示简单整数密码的不安全性。

建议任务一安排1课时。

任务二包含两个活动：“活动1 古老的‘隐身术’”，“活动2 揭密‘隐身术’”。

任务二通过“活动1”，讲述加密技术的历史，引入加密解密概念。

活动2引入恺撒密码，解剖恺撒密码的加密原理，并以流程图、程序实现加密算法。

建议任务二安排1课时。

通过两个任务的学习，使学生能认识到密码的安全性在于难以被破解，以及加法密码的基本原理和算法，能够写出相应的加密解密算法和程序，充分认识信息安全的重要性，采取一定的技术措施保障信息安全。

【教学建议】在2017版普通高中信息技术课程标准中，26次提到“信息安全”。

信息安全成为信息技术学科四大核心素养中的“信息意识”和“信息社会责任”中的重点内容：具备信息社会责任的学生，具有一定的信息安全意识与能力，能够遵守信息法律法规，信守信息社会的道德与伦理准则，在现实空间和虚拟空间中遵守公共规范，既能有效维护信息活动中个人的合法权益，又能积极维护他人合法权益和公共信息安全；关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题；对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。

关于信息安全和数据保护，内容是非常丰富的，教师可根据情况适当拓展，因地制宜，因材施教。

密码学与信息安全密码学是研究加密、解密和信息验证等技术的学科。

随着信息技术的快速发展和普及，密码学变得愈发重要，成为维护信息安全的关键领域之一。

本文将探讨密码学的基本原理、应用以及信息安全的重要性。

一、密码学基本原理密码学的基本原理包括加密、解密和信息验证。

加密是指将明文转化为密文的过程，使得密文只有具备相应密钥的人能够解密成明文。

解密则是将密文还原为明文的过程，同样需要相应的密钥进行操作。

信息验证则是通过校验码、数字签名等技术，确认信息的完整性和真实性。

在密码学中，常用的加密算法包括对称加密和非对称加密。

对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，速度较快，但密钥传输易受攻击。

非对称加密则使用公钥和私钥，公钥用于加密，私钥用于解密，安全性较高。

二、密码学在实际应用中的重要性1. 电子商务安全密码学在电子商务中起着至关重要的作用。

通过加密技术，可以保护用户的个人信息和交易数据，防止黑客入侵和信息泄露。

例如，在网上购物时，我们经常看到网站使用SSL/TLS协议保护用户的信用卡等敏感信息。

2. 数据传输安全在互联网的信息传输中，密码学也扮演着重要角色。

使用加密技术可以保证数据在传输过程中的安全性，防止数据被窃取或篡改。

例如，通过虚拟专用网络（VPN）建立安全的数据通道，确保远程访问网络资源的安全性。

3. 用户身份验证密码学可以用于用户身份验证，确保只有授权用户才能访问特定的资源或系统。

常见的身份验证方法包括密码、指纹、虹膜等生物识别技术，以及动态口令、一次性密码等多因素身份认证技术。

这些技术在保护个人隐私和防止非法访问方面发挥着重要作用。

4. 数字版权保护随着数字媒体的普及，数字版权保护成为一个关键问题。

密码学可以用于保护数字内容的版权，防止盗版和非法传播。

例如，数字水印技术可以在音频、视频等文件中嵌入不可见的标识，用于追踪和验证内容的合法性。

三、信息安全的挑战与前景随着科技的不断进步，信息安全也面临着新的挑战。

信息安全与密码学入门指南第一节：信息安全概述信息安全是指在信息系统中保护信息的完整性、可用性和机密性的一系列措施。

信息安全的目标是防止未经授权的访问、使用、披露、破坏、修改或中断信息流动。

信息安全领域涵盖了密码学、网络安全、物理安全等多个方面。

第二节：密码学基础密码学是研究如何保护信息安全的科学。

它主要涉及到加密算法、解密算法和密码协议。

加密算法是将原始数据转换为无法理解的密文的过程，解密算法则是将密文恢复为原始数据的过程。

密码协议则是用于在通信过程中确保数据的安全传输。

第三节：常见的加密算法3.1 对称加密算法对称加密算法是一种使用相同密钥进行加密和解密的算法。

常见的对称加密算法有DES、AES和RC4等。

对称加密算法的优点是加密速度快，但缺点是密钥传输困难，容易被中间人攻击。

3.2 非对称加密算法非对称加密算法使用一对密钥，包括公钥和私钥。

公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。

常见的非对称加密算法有RSA和ECC等。

非对称加密算法的优点是安全性高，但缺点是加密速度较慢。

3.3 哈希算法哈希算法是将任意长度的数据转换为固定长度的数据摘要的过程。

常见的哈希算法有MD5和SHA-1等。

哈希算法的应用包括密码校验、数字签名等。

但需要注意的是，由于哈希算法是不可逆的，所以不能将其直接用于数据的加密和解密。

第四节：网络安全网络安全是保护计算机网络及其相关设备免受未经授权访问、使用、披露、破坏、修改或中断的一系列措施。

网络安全的主要威胁包括黑客攻击、病毒和恶意软件、身份伪造等。

4.1 防火墙防火墙是一种网络安全设备，用于监控和控制进出网络的数据流量。

它可以根据预先设定的规则对数据包进行过滤和阻止。

防火墙可以有效地阻挡未经授权的访问和攻击。

4.2 入侵检测系统（IDS）入侵检测系统是用于监测和识别网络中的异常行为和攻击的设备或软件。

它可以通过监视网络流量、分析日志等方式，及时发现潜在的安全威胁。

4.3 密码策略和访问控制密码策略和访问控制是一种限制用户访问和操作权限的方法。

信息安全马春波October 12, 2009桂林电子科技大学 信息与通信学院信息安全 信息对抗October 12,2009-10-12 2009 2009-10-12桂林电子科技大学 信息与通信学院信息？1948年，美国数学家仙农 （C. E. Shannon）认为信 息是用来减少随机不定性的东西。

1975年，意大利学者朗高（G. Longo）认为信息是反 映了事物的形式、关系和差别，它包含在事物的差异 之中，而不在事物本身。

1988年，我国信息论专家钟义信教授在《信息科学原 理》一书中把信息定义为事物的运动状态和状态变化 的方式。

October 12,2009-10-12 2009 2009-10-12桂林电子科技大学 信息与通信学院信息安全的定义国际标准化组织ISO–为数据处理系统建立和采取的技术和管理的安全保 护。

保护计算机硬件、软件、数据不因偶然的或恶 意的原因而受到破坏、更改、泄漏 信息安全定义为保护信息及其重要元素, 包括使用、 存储和传输这些信息的系统和硬件。

信息安全不是 绝对的,它不是一个目标,而是一个过程,信息安全应 在保护与可用之间保持平衡。

美国国家安全委员会–October 12,2009-10-12 2009 2009-10-12桂林电子科技大学 信息与通信学院信息安全历史–通信保密(COMSEC):20世纪40年代1949年山农发表了《保密系统的信息理论》–计算机安全(COMPUSEC):20世纪70年代1977年美国国家标准局《国家数据加密标准》(DES); 1985年美国国防部发布《可信计算机系统评估准测》；–信息安全(INFOSEC/NETSEC):20世纪90年代信息全球化的年代 面向互联网、面向连接及用户October 12,2009-10-12 2009 2009-10-12桂林电子科技大学 信息与通信学院安全概念的演变演变1 演变2整个信息和信 息系统的保护 和防御与应用更加紧密October 12,2009-10-12 2009 2009-10-12桂林电子科技大学 信息与通信学院信息安全的属性(1)机密性(Confidentiality )–表示对信息资源开放范围的控制,信息不被泄漏给非授权的用 户、实体或者进程。