密码学

密码学(cryptography)简单的说就是通过某种方式只能将信息传递给特定的接受者。

实现的手段基本上就是对要传递的信息实行加密 (encryption) 和解密 (decryption)

算法，从而使任何其它人没有办法获得原始信息。密钥 (key) 指的是一串特定的参数，

发送信息的一方用密钥和原始信息进行加密运算得到密文 (cryptogram)，接收方用密

钥和密文进行解密运算得到原始信息。加密和解密的算法是公开的，密文的保密性依赖

于密钥的保密性。密钥的保密性依赖于密钥的随机性和有足够的长度。密钥分两类，一

类是对称密钥 (Symmetric key) ，发送和接收方用同样的密钥进行加密解密，比如DES

(Data Encryption Standard) 算法；另一类是非对称密钥 (Asymmetric key) ，发送

和接收方用不同的密钥进行加密解密，发送方用公用密钥 (Public key) 加密，接收方

用私有密钥 (Private key) 解密。两个密钥有一定的数学关系，但是很难从公用密钥

获得私有密钥，比如RSA算法采用的分解大数法。一旦双方获得相应的密钥，密文就可

以在公共信道上传递而不必顾忌公共信道上可能存在的窃听者，因为窃听者没有密钥，

无法成功解密。但是为了通信双方成功建立密钥，必须要有一个可靠和高度机密的信道

传递密钥。然而从理论上说，任何经典的密钥传递 (key distribution) 都不能保证总

能察觉密钥是否被窃听。因为经典的信息是无法区分的 (跟量子相比)

，窃听者可以读

取信息然后还原该信息，接收方无法知道中间是否发生过窃听。非对称密钥的好处就在

于避免了密钥的传递，由于双方的密钥有一定的数学关系，但又不是用现有的计算能力

能够快速破解的，比如RSA的分解大数关系，所以达到保密的目的。这种方法的缺陷在

于如果有一种比现有快很多的计算方法出现，就很容易获得私有密钥。比如已经有人提

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

一、选择

1. 若一个单向函数存在一个附加信息，当不知道该附加信息时从函数值求原像是困难的，但是知道该附加信息时从函数求原像是容易的，则该单向函数是

A.陷门单向函数 B.门陷单向函数 C.完全单向函数 D容量单向函数

2. 标志着公钥密码学诞生的事件是

A. C.Shannon发表的保密系统的通信理论

B. W.Diffle和M.Hellman发表“密码学的新方向”一文

C. C.RSA加密公钥的提出D.维吉利亚密码体制的提出。

3. 下列密码体制中，被认为无条件安全的是

A.一次一密乱码本(one-time pad) B.ElGamal C.RSA D.Cramer-Shop

4. 下列密码体制中，不属该分组密码的是

A. IDEA B.AES C.ElGamal D.DES

5. 目前通称的AES算法指的是

A. Terpent算法 B.RCG算法 C.Rijndael算法 D.Tuofish算法

二、填空

1. 按照一个明文字母是否总是被一个固定的字母代换进行划分，代换密码可分为 单表代换密码 和

多表代换密码 。

2. 经典密码学的2个分支： 密码编码学 和 密码分析学 。

3. 根据攻击者所拥有的信息不同，对数字签名方案的攻击主要有 惟密钥攻击 ， 已知消息攻击 ， 选择消息攻击 ， 适应性选择消息攻击 四种常见的类型。

4. 分组密码主要有 电子密码本模式(ECB) ， 密码分组链接模式(CBC) ， 密码反馈模式(CFB) ，

输出反馈模式(OFB) 。

5. 根据密码分析者破译时已具备的条件，把对密码系统的常见攻击分为 惟密文攻击 ， 已知明文攻击 ， 选择明文攻击 ， 选择密文攻击 。

三、问答

1.Feistel 密码结构主要部件是哪些？它在迭代运算中起到什么作用？

ANS：Feistel密码是通过代替和置换(S-P网络)交替的方式来构造分组密码，其实就是基于混乱和扩散原理实现加解密运算。

北京银长城CISP培训 模拟题

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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。