现代密码学教程
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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.选择题填空题7.a)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。
b)传统密码体制主要有两种,分别是指置换密码和代换密码。
c)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。
d)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:单表代换密码和多表代换密码。
《现代密码学基础》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程教学目标《现代密码学》是网络工程专业网络安全的基础课程。
通过本课程的学习,使得学生对密码学领域的基本概念、基本理论和基本应用有全面的理解,作为进一步学习网络安全专业知识的基础、作为网络安全理论研究和相关应用开发的准备知识。
理解密码体制概念和密码学发展沿革;理解公钥密码体制的设计思想;掌握常用的密码体制的设计机制,包括DES;掌握对称密码体制的设计和分析特点;掌握非对称密码体制的设计和分析特点;掌握认证体系相关知识,包括数字签名、身份认证和消息认证等;了解密码技术应用技术,包括数字现金等。
增强学生的信息安全、网络安全意识,增强防范的能力,为以后学习和掌握网络工程网络安全方向课打下坚实的基础。
三、教学学时分配《现代密码学基础》课程理论教学学时分配表《现代密码学基础》课程实验内容设置与教学要求一览表四、教学内容和教学要求第一章密码学概述及古典密码学(2学时)(一)教学要求通过本章内容的学习,了解信息安全面临的威胁,了解信息安全的模型,了解密码学基本概念,掌握几种古典密码,其中包括单表代换密码和多表代换密码。
(二)教学重点与难点1.教学重点:密码学基本概念、单表代换密码和多表代换密码。
2. 教学难点:单表代换密码和多表代换密码算法。
(三)教学内容第一节信息安全的威胁与模型1. 信息安全面临的威胁;2.信息安全的模型。
第二节古典密码算法1.密码学基本概念;2. 单表代换密码和多表代换密码。
本章习题要点:练习单表代换密码和多表代换密码。
第二章流密码(2学时)(一)教学要求1.了解流密码的基本概念;2.掌握序列的伪随机性;3.掌握序列密码的破译。
(二)教学重点与难点1.教学重点:序列的伪随机性、序列密码的破译。
2. 教学难点:序列的伪随机性。
(三)教学内容第一节流密码1.流密码的基本概念;2.序列的伪随机性。
第二节序列密码1.序列密码的破译。
本章习题要点:练习序列的伪随机性。
安全第2讲——现代密码学入门上一讲介绍了凯撒加密、单字母替换加密、Vigenere加密三种古典加密方法,在计算机辅助下进行攻击,它们几乎都不堪一击。
但实际上,对程序员们来说,这三种加密方法、或者从它们衍生出的加密方法,依然是经常使用的方法,只不过它们不被用于商用系统,也不被用于对自身机密信息的保护。
我们自己编写一些好玩的小程序,想进行简单鉴权,我们还是会优先想到凯撒加密等算法。
对商用系统,或者对个人机密信息保护的系统,则要求使用现代加密算法。
下面介绍一些现代密码学的入门知识。
1、算法的表示加密方案涉及到三种算法,分别是:(1)密钥产生算法Gen;(2)加密算法Enc;(3)解密算法Dec;2、取值空间的表示取值空间常用手写体的大写字母表示,分别为:(1)明文空间M;(2)密文空间C;(3)密钥空间K;3、具体取值的表示具体取值有三种,用小写字母表示,分别为:(1)明文m;(2)密文c;(3)密钥k;4、随机值的表示随机值也有三种,常用打印体的大写字母表示,分别为:(1)明文随机值M;(2)密文随机值C;(3)密钥随机值K;5、出现概率的表示出现概率有三种,分别为:(1)Pr[K=k]表示密钥k的出现概率,即Gen算法生成k的概率;(2)Pr[M=m]表示明文m的出现概率;(3)Pr[C=c]表示密文c的出现概率;6、算法的使用(1)k:=Gen(),k∈K解释:通过执行Gen算法,我们可以得到密钥k,得到的密钥属于密钥空间K。
(2)对于k∈K、m∈M,则c:=Enc(k, m),c∈C解释:通过执行Enc算法,输入密钥k和原文m,可以得到密文c,得到的密文属于密文空间C。
有的的Enc算法,对于给定的密钥k和原文m,生成固定的密文c;但也有Enc算法,对于给定的密钥k和原文m,每次执行生成的密文c不同。
(3)对于k∈K、m∈M,则m:=Dec(k, Enc(k, m))解释:对于通过Enc,传入参数密钥k和原文m,得到的密文c;我们可以使用Dec,传入参数密钥k和密文c,可以得到原文m。
现代密码学教程复习总结第一章1.攻击形式被动攻击(察而不扰)主动攻击(操作数据)2.信息安全目标特征机密性(读不懂)完整性(不可改)认证性(来源和信息可信)可用性(信息随时可用)不可否认性3.在生活中应用4、密码体制包括明文M 密文C 密钥K 加密算法E 解密算法D5.密码分析基本假设:加解密算法安全性只取决于密钥安全性。
6对称密码体制优: 效率高密钥短加密后长度不变缺:需要安全通道分发密钥量大,难于管理难以解决不可否认问题7.非对称密码体制优:密钥分发容易密钥管理简单可以有效解决数字签名问题(产生签名用私钥,验证签名用公钥)缺:效率低密钥位数多密文长度大于明文长度8.安全性无条件安全(一次一幂)有条件安全(计算安全,实际安全,可证明安全)9.原则:高效算法公开除穷举外无密钥空间足够大10.攻击类型:唯密文攻击(最难)已知明文攻击选择明文攻击选择密文攻击选择文本攻击第二章传统密码体制1.置换密码(计算题)。
2.代换密码(密钥空间)单表代换(基于密钥,仿射密码)多表代换(playFail密码维吉尼亚密码希尔密码)3.密码轮转机4.单表代换(唯密文攻击) 多表代换(已知明文攻击)5.统计分析方法:字符出现频率,e最高6.明文—密文对分析法:重合指数法IC第四章分组密码1.分组密码与维吉尼亚密码的区别:密文块的任意位与明文块的所有位相关2.分组长度为n,密钥空间为2^n!(理想分组密码)3.原理:扩散和混乱4.乘积密码P865.SP网络(代换置换网络):S代换(扩散非线性函数)和P置换(混乱线性函数)多次迭代雪崩效应6.分组密码的设计准则:分组长度密钥长度轮函数F 迭代轮数子密钥生成方法7.数据加密标准DES:分组长度:64位密钥长度:初始密钥长度64位(56位有效密钥,8的倍数为奇偶校验位)对称算法:dk=ek先代换后置换 16轮S盒查表P968.三重DES产生需求:增加密钥量4种模式:DES-EEE3 DES-EDE3 DES-EEE2 DES-EDE2优点9.AES算法:分组长度:128位密钥长度:128 192 256密钥扩展成11个,每个有4个字迭代轮数:10轮轮函数:字节代换行移位列混淆轮密钥加10.典型分组密码IDEA算法RC6算法Skipjack算法Camella算法11.分组密码的工作模式(给出图识别)电子密码本模式(ECB)密码分组链接(CBC)密码反馈(CFB)输出反馈(OFB)计数器(CTR)第五章序列密码1.分组密码与序列密码区别分组密码分块无记忆,序列密码有状态记忆(密钥+明文+当前状态)2.密钥序列产生器(KG)3.同步序列密码自同步序列密码4.序列密码原理:组合部分对驱动部分输出进行非线性组合5.线性反馈移位寄存器抽头序列特征多项式m序列本原多项式6.伪随机性测试:单个位测试扑克牌测试游程测试7.m序列的破译:已知明文攻击8.组合部分:非线性序列(非线性组合函数F)Geffe发生器J-K触发器pless生成器钟控序列生成器门限发生器9.典型的序列密码算法:RC4算法A5算法SEAL算法SNOW2.0算法WAKE算法PKZIP算法第六章Hash函数和消息认证1.哈希函数:任意长度输入,固定长度输出,不可逆单向2.性质:任意长度输入固定长度输出m—>h(m)容易单向性h(m)—>m不可行抗弱碰撞性抗强碰撞性随机性(雪崩效应)3.Hash 函数的应用4.Hash 算法:基于加密体制实现直接构造5.MD5算法:输入输出附加填充位初始化链接变量分组处理步函数输入长度分组长度输出长度轮数寄存器数MD5:SHA1:SHA256:SHA512(SHA384):3.消息认证码(MAC)概念4.MAC函数与加密算法的本质区别5.基于DES的消息认证码6.基于Hash的消息认证码7.Hash函数的攻击:生日悖论(中途相遇攻击)第七章公钥密码体制1.对称密码体制的局限性2.陷门单向函数3.公钥密码体制分类:RSA、ELGamal、椭圆曲线4.RSA公钥密码:密钥对生成、加解密算法、正确性证明5.RSA攻击方法:针对参数选择的攻击(共模攻击、低指数攻击、(p-1)和(q-1)的大素因子)6.ELGamal公钥密码:密钥对生成、加解密算法、正确性证明7.椭圆曲线ECC公钥密码:密钥对生成、加解密算法、正确性证明8.ECC的优势特点9.MH背包公钥密码10.超递增序列第八章数字签名技术1.数字签名特点(与手写签名不同)2.什么是数字签名?3.数字签名原理4.基于RSA的数字签名方案5.基于离散对数的签名方案(ElGamal、Schnorr、DSA)6.基于椭圆曲线的签名方案7.特殊数字签名场合,要求:代理签名、盲签名、多重数字签名、群签名、不可否认签名第九章密码协议1.密码协议含义、目的2.零知识证明场景、功能3.比特承诺4.不经意传送协议场景、功能:公平掷币协议、5.安全多方计算协议6.电子商务中密码协议电子货币电子现金系统7.电子投票8.电子拍卖第十章密钥管理1.密钥管理的层次结构2.密钥生命周期3.公开密钥分发4.秘密密钥分发5.密钥协商技术Diffie-Hellman密钥交换协议中间人攻击6.密钥托管技术基本组成7.秘密共享技术(t,n)门限方案Shamir门限方案(计算)。
现代密码学教程第三版
现代密码学教程(第三版)主要涵盖了现代密码学的基本概念、原理和应用。
以下是其主要内容:
1. 密码学概述:介绍密码学的发展历程、基本概念和原理,以及在现代信息技术中的作用和重要性。
2. 加密算法:详细介绍各种现代加密算法,如对称加密算法(如AES)、非对称加密算法(如RSA),以及混合加密算法等。
3. 数字签名与身份认证:介绍数字签名的原理、算法和应用,以及身份认证的常用技术,如基于密码的身份认证、基于生物特征的身份认证等。
4. 密码协议:介绍各种密码协议,如密钥协商协议、身份认证协议、安全协议等。
5. 密码分析:介绍密码攻击的类型和防御措施,如侧信道攻击、代数攻击等,以及密码分析的常用方法和技术。
6. 网络安全:介绍网络安全的基本概念、原理和技术,如防火墙、入侵检测系统、虚拟专用网等。
7. 实践与应用:通过实际案例和实践项目,让读者更好地理解和应用现代密码学的原理和技术。
第三版相对于前两版,在内容上更加深入、全面,同时也增加了一些新的技术和应用,以适应现代信息技术的发展和变化。
对于对密码学感兴趣的学生和专业人士来说,是一本非常值得阅读的教材。