第二讲密码学及其应用详解

密码学的原理和应用场景密码学是研究保护计算机数据安全的学科。

它的主要目的是通过加密技术、解密技术和认证技术等方法，实现信息的保密性、完整性和可用性。

密码学的应用场景非常广泛，包括银行、商业交易、军事、政府机构、网络通信等领域。

本文将阐述密码学的原理和应用场景。

一、密码学的原理1、加密技术加密技术是密码学的核心技术之一。

它将明文信息通过一定的数学算法进行转换，变成密文信息。

密文信息只有经过解密才能变成原来的明文信息。

常见的加密算法包括对称加密和非对称加密。

对称加密通过一个相同的密钥对明文信息进行加密和解密。

也就是说，发送方和接收方使用相同的密钥进行信息的加解密操作。

这种加密技术的优点是加解密速度快，但缺点是密钥管理不方便，安全性较低。

非对称加密采用一对密钥：公钥和私钥。

公钥是公开的，可以让任何人使用。

私钥只有持有者本人知道。

发送方使用接收方的公钥对明文信息加密，接收方使用自己的私钥进行解密。

这种加密技术的优点是密钥管理方便，安全性高，但缺点是加解密速度慢。

2、解密技术解密技术是密码学的另一个核心技术。

它通过解密算法将密文信息还原成明文信息。

解密技术的实现要求使用正确的密钥进行解密操作才能得到正确的结果。

3、认证技术认证技术是密码学的第三个核心技术。

它通过一定的算法，验证用户的身份是否合法。

在信息传递过程中，认证技术可以保证信息真实性和完整性，防止信息被篡改和伪造。

二、密码学的应用场景1、银行银行是密码学的主要应用领域之一。

在银行业务中，密码学技术能够保护客户的账户信息和资金安全。

每次客户进行网上银行转账，都会用到加密技术，同时还会使用认证技术验证用户身份。

2、商业交易商业交易的安全性对于商家和顾客都非常重要。

商业网站采用加密技术保护交易信息，从而避免投机者盗取客户的信用卡信息。

此外，商家还可以使用数字签名技术提供身份验证和数据完整性保证。

3、军事密码学技术对于军事通信的保密性和完整性非常重要。

在现代战争中，加密技术是军队进行机密通信的必备之选。

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。

第2章密码学及其应用Cryptology yp gy1内容提要◎密码学的基本概念◎古典密码对称密码加密◎对称密码加密：DES 加密（Data Encryption Standard ）加密AES 加密（Adanced Encryption Standard ）◎公开密钥加密：RSA 加密（Rivest-Shamir-Adleman ）◎Hash 函数◎数字签名◎密钥管理◎加密工具PGP （Pretty Good Privacy ）2一、密码学基本概念¾密码技术是一门古老的技术；以前使用在军事外交和情报等部门；¾以前使用在军事、外交和情报等部门；¾战争的需要和科学技术的发展推动了密码学的发展；¾信息技术的发展和广泛应用为密码学的发展开辟了新的天地。

3我国的密码分级核密保护党政的核机密①核心密码：保护党、政、军的核心机密；②普通密码：用于保护国家和企事业单位的低于核心机密而高于商用的机密信息；③商用密码：用于保护国家和企事业单位的非机密的敏感信息；用于保护个人的隐私信息④个人密码：用于保护个人的隐私信息。

国家密码管理局4密码的基本思想1、密码的基本思想伪装信息使未被授权者能解信息真实含义伪装信息：使未被授权者不能理解信息真实含义。

有效、系统地用于保证电子数据的保密性、完整性和真实性。

¾保密性就是对数据进行加密，使非法用户无法读懂数据信息而合法用户可以应用密钥读取信息息，而合法用户可以应用密钥读取信息。

¾完整性是对数据完整性的鉴别，以确定数据是否被非法篡改保证合法用户得到正确完整的信息改，保证合法用户得到正确、完整的信息。

¾真实性是数据来源的真实性、数据本身真实性的鉴别，可以保证合法用户不被欺骗。

5密码体制2、密码体制Cryptosystem 构成个部分组成由以下五个部分组成：•明文(M 或P)：可能是比特流、文本文件、位图、数字化的语音流或者数字化的视频图像等；•密文(C)：二进制数据，有时和M 一样大，有时稍大。

密码学的原理与应用一、引言随着网络科技的不断发展，信息的传递也变得越来越快、越来越方便。

在这个信息化的时代，保护信息的安全性显得尤为重要。

密码学作为一门专门研究信息安全的学科，在信息网络时代中扮演了重要的角色。

密码学在信息安全方面发挥着重要的作用，促进了信息安全保障体系的完善和提升。

本文将介绍密码学的原理与应用。

二、密码学的原理1. 密码学的定义密码学是一门研究加密和解密技术的学科。

它主要包括密码算法、密码协议、密码分析等内容。

2. 加密算法的分类根据密钥的使用方式，加密算法可以分为对称加密算法和非对称加密算法两类。

对称加密算法使用相同的密钥加密和解密数据，其特点是算法简单、加密效率高，但密钥管理困难，安全性相对较低。

常见的对称加密算法有DES、3DES、AES等。

非对称加密算法使用不同的密钥进行加密和解密，其特点是密钥管理方便、安全性高，但加密解密的效率较低。

常见的非对称加密算法有RSA、ECC等。

3. 数字签名的原理数字签名也是密码学的一种重要应用技术，它可以证明数字信息的完整性、来源性和认证性。

数字签名的原理是将信息通过哈希算法计算出一个固定长度的摘要，再使用私钥对摘要进行加密，得到数字签名。

接收者使用公钥对签名进行解密，得到摘要。

如果接收者对原始信息也进行哈希计算，如果摘要一致，则说明信息的完整性、来源性和认证性都得到了保证。

三、密码学的应用1. 网络安全密码学在网络安全方面的应用非常广泛。

比如传输层安全协议SSL、IP安全协议IPSec、虚拟私人网VPN等都采用了密码学技术。

2. 金融安全在金融领域中，密码学也得到了广泛应用。

比如电子现金、电子支付等，都采用了加密技术来保护交易安全。

3. 软件安全密码学在软件安全方面也发挥着重要作用。

比如软件数字签名技术，能够有效防止软件被篡改或者恶意攻击。

4. 信息安全密码学在信息安全方面也得到了广泛应用。

比如密钥交换协议、数字证书、主机身份验证等都采用了密码学技术。

网络安全技术第二讲密码学基础（一）罗守山博士、教授北京邮电大学软件学院内容提要♦１　基本概念和术语♦２．现代对称加密技术♦３　非对称密码体制♦４　签名认证体系♦５　密码政策介绍１　基本概念和术语♦密码学是网络安全的基础。

–虽然网络安全技术多种多样，但最终都是要提供六种安全服务：机密性、鉴别、完整性、不可抵赖性、访问控制和可用性。

–能支持这六种安全服务的安全机制，例如：数据加密、消息鉴别、身份认证、数字签名等等大多数都是基于密码学及其衍生。

（１）密码学（Ｃｒｙｐｔｏｌｏｇｙ）♦密码学是研究信息系统安全保密的科学。

分为密码编码学和密码分析学。

–密码编码学(Cryptography)主要研究对信息进行编码，实现对信息的隐蔽。

–密码分析学(Cryptanalytics)主要研究加密消息的破译或消息的伪造。

（２）保密通信模型♦在不安全的信道上实现安全的通信是密码学研究的基本问题。

♦消息发送者对需要传送的消息进行数学变换处理，然后可以在不安全的信道上进行传送；♦接收者在接收端通过相应的数学变换处理可以得到信息的正确内容；♦而信道上的消息截获者，虽然可能截获到数学变换后的消息，但无法得到消息本身，这就是最基本的保密通信模型。

首先进行采样数字通信系统♦信源编码–目的：采集数据、压缩数据以利于信息的传送。

–算法：算术编码、矢量量化（VQ）编码、相关信源编码、变换编码等。

♦信道编码–目的：数据在信道上的安全传输，使具有自我纠错能力，又称纠错码。

–算法：BCH码、循环码、线性分组码等。

♦密码学–目的：保密通信。

–算法：公钥密码体系、对称钥密码体系。

♦其中发送者对消息进行数学变换的过程称为加密过程；♦接收者相应的数学变换过程称为解密过程；♦需要传送的消息称为明文；♦经过加密处理后的消息称为密文；♦信道上消息的截获者通常被称为攻击者、分析者或者搭线者。

♦下图就是一个最基本的保密通信模型：图示保密通信（加密与解密）（３）密码体制♦一个密码体制（有时也称加密方案或密码系统）是一个使通信双方能进行秘密通信的协议。