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密码学的基本原理和应用密码学（Cryptology）是研究如何保护信息的学科，它主要涉及到两个方面：加密（Encryption）和解密（Decryption）技术。
加密技术是将明文（Plaintext）转化为密文（Ciphertext），以便在传输时保护信息不被窃取或篡改；解密技术是将密文转化为明文，以便信息接收方能正常理解。
密码学已经成为当今信息时代的重要支撑之一，它的应用范围广泛，从普通的数据传输到电子商务、金融、军事等领域。
本文将介绍密码学的基本原理和应用。
一、密码学的基本原理密码学的基本原理是基于数学的算法来实现加密和解密。
1. 对称加密算法（Symmetric Cryptography）对称加密算法采用同一密钥对明文进行加密和密文进行解密，即接收方和发送方都拥有同样的密钥。
在对称加密算法中，最常见的是DES（Data Encryption Standard）算法。
DES算法是一种基于置换和代换的密码算法，它将64位明文分为两个32位的半块，然后进行16轮的加密和解密，使用密钥可以在加密和解密中完成。
2. 非对称加密算法（Asymmetric Cryptography）非对称加密算法采用两个密钥，一个是公钥（Public Key），一个是私钥（Private Key）。
公钥可以公开，任何人都可以得到，用于加密明文；而私钥是保密的，只有一个人能得到，用于解密密文。
当接收方收到密文时，只有他知道解密的私钥，才可以解密密文。
RSA（Rivest-Shamir-Adleman）算法是一种典型的非对称加密算法，它可以使用1024位或更长的密钥来保证安全性。
3. 哈希算法（Hash Algorithm）哈希算法是一种将任意长度的输入“压缩”为固定长度输出的算法，通常输出长度为128位、160位、256位等。
哈希算法能对任意长度的数据进行不可逆加密，其输出值称为哈希值（Hash Value）。
哈希算法在数字签名、消息鉴别码、密码验证等领域广泛应用，SHA（Secure Hash Algorithm）算法是其中一种。
现代密码学原理与协议课后答案
1.密码学原理：僵尸攻击
答案：僵尸攻击是一种攻击技术，它通过向大量受感染计算机之间传
播恶意软件，将其控制在一个网络中，从而实现攻击者的恶意目的。
2.密码学原理：哈希算法
答案：哈希算法是一种用于验证数据完整性的数学算法，它能够快速
地生成一个固定长度的散列值，这个值反映了输入数据的内容和长度，所
以不同的输入会生成不同的散列值。
3.密码学原理：公钥基础设施
答案：公钥基础设施（PKI）是管理公钥密码学系统中的证书等信息
的独立机构，它保证了数字证书的安全性，同时还保护使用公钥密钥将信
息加密和解密的用户的隐私。
4.密码学原理：数字签名
5.密码学原理：RSA算法
答案：RSA算法是一种非对称密码加密算法，它使用一对相关的密钥
来加密和解密信息，其中一个密钥用于加密信息，另一个则用于解密信息。
6.密码学原理：对称加密
答案：对称加密是一种加密算法，它只使用一个密钥来加密和解密信息。
安全协议有哪些1. 导言在现代信息化社会中，信息安全问题日益突出，各类网络攻击和数据泄露事件层出不穷。
为了保护信息系统和网络的安全，人们设计了各种安全协议。
安全协议是在通信过程中确保信息传输的安全性的一种方式。
本文将介绍几种常见的安全协议。
2. 对称加密协议对称加密协议是指通信双方使用相同的密钥进行加密和解密的协议。
常见的对称加密算法有DES、AES等。
2.1. DES（Data Encryption Standard）DES是一种对称加密算法，使用56位密钥对64位的数据进行加密和解密。
由于DES的密钥长度较短，容易被暴力破解，因此现在已经不再被广泛使用。
2.2. AES（Advanced Encryption Standard）AES是一种对称加密算法，使用128位、192位或256位密钥对数据进行加密和解密。
AES具有较高的安全性和性能，目前被广泛应用于各种领域。
3. 非对称加密协议非对称加密协议是指通信双方使用不同的密钥进行加密和解密的协议。
常见的非对称加密算法有RSA、Diffie-Hellman等。
3.1. RSARSA是一种非对称加密算法，通过生成一对公钥和私钥来实现加密和解密。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
RSA算法具有较高的安全性，广泛应用于数字签名、密钥交换等领域。
3.2. Diffie-HellmanDiffie-Hellman是一种密钥交换协议，用于在不安全的通信渠道上安全地交换密钥。
该协议利用了离散对数问题的困难性，使得通信双方可以协商出一个共享密钥，用于后续的加密通信。
4. 散列函数和消息认证码协议散列函数和消息认证码协议用于保证数据的完整性和真实性。
4.1. 散列函数散列函数是一种将任意长度的数据映射为固定长度摘要的函数。
常见的散列函数有MD5、SHA-1等。
散列函数具有单向性和抗碰撞性，被广泛用于数字签名、消息认证等领域。
4.2. 消息认证码消息认证码是一种用于验证消息真实性的技术。
密码学专业主干课程摘要：一、引言二、密码学概述1.密码学定义2.密码学发展历程三、密码学专业主干课程1.密码学基础课程2.密码学进阶课程3.密码学应用课程四、课程举例与介绍1.密码学基础课程举例与介绍2.密码学进阶课程举例与介绍3.密码学应用课程举例与介绍五、结论正文：【引言】密码学是一门研究信息加密与解密、保证信息安全的学科，随着信息化时代的到来，密码学在信息安全、电子商务等领域具有重要的应用价值。
密码学专业因此应运而生，培养具备密码学理论基础和实践能力的高级人才。
本文将介绍密码学专业的主干课程，以帮助大家了解该专业的学习内容。
【密码学概述】密码学是研究加密与解密方法、破译与防护手段的一门学科。
其发展历程可追溯到古代的密码传递，如古希腊的斯巴达加密法。
随着科技的发展，现代密码学涉及到数字、编码、序列、图像等多个领域。
【密码学专业主干课程】密码学专业主干课程可以分为三类：密码学基础课程、密码学进阶课程和密码学应用课程。
【密码学基础课程】密码学基础课程主要包括：1.数学基础：高等数学、线性代数、概率论与数理统计等。
2.计算机科学基础：计算机原理、数据结构、算法分析等。
3.密码学基础：密码学原理、对称加密、非对称加密、哈希函数等。
【密码学进阶课程】密码学进阶课程主要包括：1.密码学分支：分组密码、序列密码、公钥密码、量子密码等。
2.安全协议：身份认证、加密协议、签名协议等。
3.密码学理论：信息论、复杂度理论、密码学数学基础等。
【密码学应用课程】密码学应用课程主要包括：1.网络安全：网络攻防、入侵检测、安全体系结构等。
2.应用密码学：数字签名、电子商务、移动通信安全等。
3.密码学实践：密码学实验、密码算法实现、安全系统设计等。
【课程举例与介绍】【密码学基础课程举例与介绍】1.高等数学：为密码学提供必要的数学基础，如代数、微积分等。
2.密码学原理：介绍密码学基本概念、加密解密方法等。
【密码学进阶课程举例与介绍】1.分组密码：研究将明文分成固定长度组进行加密的方法。
《现代密码学习题》答案第一章判断题×√√√√×√√选择题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、ShannonB、DiffieC、HellmanD、Shamir2、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、选择密文攻击填空题：5、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。
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。
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。
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。
第二章判断题：×√√√选择题：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。
《现代密码学》练习题（含答案）一、填空题（每空1分，共7分）1. 加密算法的功能是实现信息的保密性。
2. 数据认证算法的功能是实现数据的完整性即消息的真实性。
3. 密码编码学或代数中的有限域又称为伽罗华(Galois)域。
记为GF(pn)4. 数字签名算法可实现不可否认性即抗依赖性。
信息安全基本要求：可用性、保密性、完整性、不可否认性、可控性、真实性。
5. Two-Track-MAC算法基于带密钥的RIPEMD-160。
密钥和输出MAC值都是20B6. AES和Whirlpool算法是根据宽轨迹策略设计的。
7. 序列密码的加密的基本原理是：用一个密钥序列与明文序列进行叠加来产生密文。
8. Rabin密码体制是利用合数模下求解平方根的困难性构造了一种非对称/公钥/双钥密码体制。
1. 现代对称密码的设计基础是：扩散和混淆。
2. 加密和解密都是在密钥控制下进行的。
3. 在一个密码系统模型中，只截取信道上传送信息的攻击方式被称为被动攻击。
4. Caesar密码体制属于单表代换密码体制。
（字母平移）5. 尽管双重DES不等价于使用一个56位密钥的单重DES，但有一种被称为中途相遇攻击的破译方法会对它构成威胁。
（成倍减少要解密的加密文本）6. 设计序列密码体制的关键就是要设计一种产生密钥流的方法。
2. 椭圆曲线密码是利用有限域GF(2n)上的椭圆曲线上点集所构成的群上定义的离散对数系统，构造出的公钥/非对称密码体制。
3. 在公钥密码体制中，加密密钥和解密密钥是不一样的，加密密钥可以公开传播而不会危及密码体制的安全性。
2. 密码学上的Hash函数是一种将任意长度的消息压缩为某一固定长度的消息摘要的函数。
3. 数字签名主要是用于对数字消息进行签名，以防止消息的伪造或篡改，也可以用于通信双方的身份认证。
2. CTR/计数器加密模式与CBC认证模式组合构成CCM模式；GMAX算法与CTR加密模式组合构成GCM模式。
现代密码学范畴
现代密码学是一门研究和应用于保护信息安全的学科，其范畴包括以下几个方面：
1. 对称密码学：研究加密算法中的密钥管理，包括数据加密和解密。
2. 非对称密码学：研究使用公钥和私钥进行加密和解密的算法，也称为公钥密码学。
3. 消息认证码（MAC）：用于验证消息的完整性和真实性，
防止数据被篡改。
4. 数字签名：用于验证消息或文档的发信人身份，并确保消息的完整性和真实性。
5. 密码协议：研究通过密码控制通信过程中的安全性。
6. 认证和访问控制：研究证实用户身份，并控制其对系统或资源的访问权限。
7. 安全协议和协议分析：研究设计安全协议以及对现有协议进行分析和改进。
8. 密码算法设计与分析：研究设计新的密码算法并评估其安全性，以及分析现有算法的强弱点。
9. 密码学理论：研究密码学的数学基础，如复杂性理论、概率论和代数等。
现代密码学的范畴不仅仅局限于上述几个方面，随着信息技术的不断发展，还涉及到密码学与计算机科学、网络安全、量子密码学、生物密码学等多个交叉学科的应用和研究。
《安全协议分析》课程教学大纲课程名称安全协议分析课程编码131530028 课程类型（学院内）跨专业课程适用范围信息安全学分数 2 先修课程密码学原理、信息论学时数32 其中实验学时其中实践学时考核方式考查制定单位数学与信息科学学院执笔者审核者一、教学大纲说明（一）课程的性质、地位、作用和任务《安全协议分析》是信息安全专业学生应该掌握的一门基本技术。
随着计算机技术和网络的快速发展，电子商务和电子政务的遍及，协议的安全性成为重点研究课题。
通过对这门课的学习，培养具有安全协议的理论知识，能够掌握设计安全协议的基本理论、方法与技能，能解决网络中实际应用问题的高级理论研究型人才和技术型人才。
（二）课程教学的目的和要求本课程通过网络中各种安全协议与技术的学习，掌握网络安全的基本概念及基本技术，以及根据不同的环境和业务需求，灵活运用不同的网络安全技术，保护网络的可控性和可用性，保障信息的机密性和完整性。
了解：协议安全分析的重要性。
理解：网络安全提供的服务和各种安全技术，系统地介绍网络层、传输层及应用层的各种安全协议，其中包括IPSec、SSL/TLS和PGP、SSH等，介绍公钥基础设施（PKI）和虚拟专网（VPN）技术。
掌握：网络安全的基本知识和基本理论，网络层安全协议IPSec和IPSec VPN。
（三）课程教学方法与手段本课程采用教师讲授、学生自学相结合的方式。
其手段有：1：利用网络资源、多媒体等教学手段为教学服务，结合相关知识进行讲解；2：详细讲解相关内容，引导学生对此进行深入的思考与分析，勇于单独发表自己的间接；3：课前安排学生查找相关资料，课后布置作业，理论与实践相结合，让学生体会并领略安全协议，对协议的安全性有更深刻的认识；4：引导学生进行创新思维，力求提出新见解。
（四）课程与其它课程的联系在学习本课程之前，学生应该学习《密码学原理》、《信息论和编码》、《计算机网络》等课程。
（五）教材与教学参考书教科书：网络安全基础教程:应用与标准（影印版）,清华大学出版社 2002参考书：Network Security Essentials：Applications and Standards , William Stallings , Prentice HallIPSec VPN 的安全实施，（美）Carlton R． Davis著，周永彬、冯登国等译清华大学出版社，2002二、课程的教学内容、重点和难点第一章：综述1．网络安全概述2．网络参考模型—OSI7层模型和TCP/IP模型3．网络各层相关的安全协议概述4．加密与认证技术基础重点：网络参考模型—OSI7层模型和TCP/IP模型第二章：公钥基础设施PKI1．PKI基本概念；2．PKI中常用的密码技术；3．PKI体系结构；4．PKI功能操作；5．PKI体系的互通性与标准化。
