第21讲--身份识别和零知识证明(密码学)
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身份识别技术我们生活的现实世界是一个真实的物理世界,每个人都拥有独一无二的物理身份。
而今我们也生活在数字世界中,一切信息都是由一组特定的数据表示,当然也包括用户的身份信息。
如果没有有效的身份认证管理手段,访问者的身份就很容易被伪造,使得任何安全防范体系都形同虚设。
因此,在计算机和互联网络世界里,身份认证是一个最基本的要素,也是整个信息安全体系的基础。
身份认证是证实客户的真实身份与其所声称的身份是否相符的验证过程。
目前,计算机及网络系统中常用的身份认证技术主要有以下几种:用户名/密码方式:用户名/密码是最简单也是最常用的身份认证方法,是基于“what you know”的验证手段。
每个用户的密码是由用户自己设定的,只有用户自己才知道。
只要能够正确输入密码,计算机就认为操作者就是合法用户。
实际上,由于许多用户为了防止忘记密码,经常采用诸如生日、电话号码等容易被猜测的字符串作为密码,或者把密码抄在纸上放在一个自认为安全的地方,这样很容易造成密码泄漏。
即使能保证用户密码不被泄漏,由于密码是静态的数据,在验证过程中需要在计算机内存中和网络中传输,而每次验证使用的验证信息都是相同的,很容易被驻留在计算机内存中的木马程序或网络中的监听设备截获。
因此,从安全性上讲,用户名/密码方式一种是极不安全的身份认证方式。
智能卡认证:智能卡是一种内置集成电路的芯片,芯片中存有与用户身份相关的数据,智能卡由专门的厂商通过专门的设备生产,是不可复制的硬件。
智能卡由合法用户随身携带,登录时必须将智能卡插入专用的读卡器读取其中的信息,以验证用户的身份。
智能卡认证是基于“what you have”的手段,通过智能卡硬件不可复制来保证用户身份不会被仿冒。
然而由于每次从智能卡中读取的数据是静态的,通过内存扫描或网络监听等技术还是很容易截取到用户的身份验证信息,因此还是存在安全隐患。
动态口令:动态口令技术是一种让用户密码按照时间或使用次数不断变化、每个密码只能使用一次的技术。
《密码学》教学大纲一、课程概述《密码学》是计算机科学、信息安全、数学等领域的一门综合性学科,涵盖了密码编码学、密码分析学、密钥管理等方面的知识。
本课程旨在让学生全面了解密码学的基本原理、方法和技术,掌握密码学在信息安全中的应用,并提高学生的密码学实践能力和创新思维。
二、课程目标1、理解密码学的基本概念、原理和数学基础知识,掌握密码编码学和密码分析学的基本方法。
2、掌握对称密码、非对称密码、哈希函数等常见密码体制的特点和实现原理,了解数字签名、消息认证码等应用密码学技术。
3、熟悉密码学在网络安全、数据保护等领域的应用,了解密码学的发展趋势和前沿技术。
4、培养学生的创新思维和实践能力,让学生能够根据实际需求设计和实现简单的密码学方案。
三、课程内容第一章密码学概述1、密码学的定义和历史发展2、密码学的应用领域和重要性3、密码学的分类和基本概念第二章密码编码学基础1、对称密码体制和非对称密码体制的特点和原理2、哈希函数和数字签名的概念和应用3、加密算法的设计原则和评估指标第三章对称密码体制1、数据加密标准(DES)的原理和应用2、国际数据加密算法(IDEA)的原理和应用3、分组密码和流密码的特点和实现方法第四章非对称密码体制1、RSA算法的原理和应用2、ElGamal算法和Diffie-Hellman密钥交换的原理和应用3、椭圆曲线密码学的原理和应用第五章哈希函数和数字签名1、SHA-1、SHA-256等常见哈希函数的原理和应用2、RSA数字签名算法的原理和应用3、其他数字签名方案的原理和应用,如DSA、ECDSA等第六章应用密码学技术1、数字证书和PKI系统的原理和应用2、消息认证码(MACs)和完整性校验算法的原理和应用3、零知识证明和身份基加密方案的概念和应用第七章密码分析学基础1、密码分析学的定义和重要性2、密码分析的基本方法和技巧,如统计分析、频率分析、差分分析等3、对称密码分析和非对称密码分析的特点和难点第八章密码管理基础1、密钥管理的概念和原则,如密钥生成、分发、存储、使用和销毁等2、密钥管理技术在企业和个人中的应用,如公钥基础设施(PKI)、加密磁盘等3、密码政策和安全意识教育的重要性。
零知识证明的定义和作用小伙伴们!今天咱来聊聊零知识证明这个挺有意思的玩意儿哈。
一、零知识证明的定义。
零知识证明呀,简单来说,就是一种特殊的证明方法。
想象一下哈,你想向别人证明你知道某个秘密,但是呢,你又不想把这个秘密具体内容透露出去,这时候零知识证明就派上用场啦。
打个比方吧,就好比你有一把神奇的钥匙,能打开一个特别的宝箱。
你想让别人知道你有这把钥匙,也就是你知道怎么打开宝箱,但你又不想把钥匙给别人看或者告诉别人钥匙长啥样。
那怎么办呢?通过零知识证明的方法,你可以在不展示钥匙的情况下,让别人相信你确实有打开宝箱的能力。
从专业一点的角度来讲呢,零知识证明是一种密码学技术。
它允许证明者在不向验证者透露任何有用信息的情况下,证明某个陈述是真实的。
就好像你在跟别人玩一个猜谜游戏,你能让对方相信你知道答案,但又不把答案直接告诉对方。
这种技术在很多领域都有很重要的应用哦。
二、零知识证明的作用。
1. 保护隐私。
这可是零知识证明一个超级重要的作用哈。
在当今这个信息爆炸的时代,隐私保护变得越来越重要啦。
比如说,你在网上进行一些交易或者登录某些平台的时候,平台可能需要验证你的身份或者确认你有没有某种权限。
传统的方法可能就需要你提供很多个人信息,像身份证号、密码啥的。
但是有了零知识证明,你就可以在不透露这些敏感信息的情况下,让平台相信你是合法的用户。
就好比你去住酒店,不用把家里的钥匙给前台看,就能证明你是这个房间的主人,是不是很酷呀?2. 增强安全性。
在网络安全方面,零知识证明也发挥着巨大的作用哦。
比如说,在区块链技术中,很多交易需要验证身份和交易的合法性。
如果使用传统的验证方法,可能会存在信息泄露的风险,黑客就有可能利用这些漏洞进行攻击。
但是零知识证明可以在不泄露交易细节的情况下,确保交易的合法性和安全性。
这就像是给你的交易上了一把隐形的锁,只有合法的人才能打开,其他人就算知道有这把锁,也不知道怎么开。
3. 提高效率。
4.零知识身份认证零知识证明(zero-knowledge proof)的思想是:证明者Peggy拥有某些知识(如某些长期没有解决的难问题的解决方法),零知识证明就是在不将该知识的内容泄露给验证者Victor的前提下,Peggy向Victor证明自己拥有该知识。
首先,我们看下面Peggy和Victor之间的一段对话:Peggy:“我可以对密文为C的消息进行解密。
”Victor:“我不相信。
请证明。
”Peggy(糟糕的回答):“密钥是K,您可以看到消息解密成了M。
”Victor:“哈哈!现在我也知道了密钥和消息。
”这里,Peggy虽然证明了自己拥有某些知识(密钥K及明文M),却向Victor 泄露了这些知识。
一个更好的对话是:Peggy:“我可以对加密为C的消息进行解密。
”Victor:“我不相信。
请证明。
”Peggy(好的回答):“让我们使用一个零知识协议,我将以任意高的概率证明我的知识(但是不会将关于消息的任何情况泄露给您)。
”Victor:“好”。
Peggy 和 Victor 通过该协议……可以使用洞穴例子来解释零知识,C和D之间存在一个密门,并且只有知道咒语的人才能打开。
Peggy知道咒语并想对Victor证明,但证明过程中不想泄露咒语。
图7.13 零知识洞穴步骤如下:(1)Victor站在A点;(2)Peggy一直走进洞穴,到达C点或者D点;(3)在Peggy消失在洞穴中之后,Victor走到B点;(4)Victor随机选择左通道或者右通道,要求Peggy从该通道出来;(5)Peggy从Victor要求的通道出来,如果有必要就用咒语打开密门;(6)Peggy和Victor重复步骤(1)至(5)n次。
如果Peggy不知道这个咒语,那么只能从进去的路出来,如果在协议的每一轮中Peggy都能按Victor要求的通道出来,那么Peggy所有n次都猜中的概率是1/2n。
经过16轮后,Peggy只有65536分之一的机会猜中。
密码学课程设计:身份识别身份号码是特征组合码,由十七位数字本体码和一位校验码组成。
排列顺序从左至右依次为:六位数字地址码,八位数字出生日期码,三位数字顺序码和一位数字校验码。
身份证地址码表示编码对象常住户口所在县(市、旗、区)的行政区划代码,按GB/T2260的规定执行。
身份证出生日期码表示编码对象出生的年、月、日,按GB/T7408的规定执行,年、月、日代码之间不用分隔符。
身份证顺序码表示在同一地址码所标识的区域范围内,对同年、同月、同日出生的人编定的顺序号,顺序码的奇数分配给男性,偶数分配给女性。
身份证校验码是十七位数字本体码加权求和而得出的。
编码规则:公民身份号码是特征组合码,由十七位数字本体码和一位校验码组成。
排列顺序从左至右依次为:六位数字地址码,八位数字出生日期码,三位数字顺序码和一位校验码,可以用字母表示如为ABCDEFYYYYMMDDXXXR。
其含义如下:1. 地址码(ABCDEF):表示编码对象常住户口所在县(市、旗、区)的行政区划代码,按GB/T2260的规定执行。
2. 出生日期码(YYYYMMDD):表示编码对象出生的年、月、日,按GB/T7408的规定执行,年、月、日分别用4位、2位(不足两位加0)、2位(不足两位加0)数字表示,之间不用分隔符。
3. 顺序码(XXX):表示在同一地址码所标识的区域范围内,对同年、同月、同日出生的人编定的顺序号,顺序码的奇数分配给男性,偶数分配给女性。
4.校验码(R),一位数字,通过前17位数字根据一定计算得出,检验码分别是“0、1、2、……10”共11个数字,当检验码为“10”时,为了保证公民身份证号码18位,所以用“X”表示。
1、关于中国居民身份证的常识:我国现行使用公民身份证号码有两种尊循两个国家标准,〖GB 11643-1989〗和〖GB 11643-1999〗。
〖GB 11643-1989〗中规定的是15位身份证号码:排列顺序从左至右依次为:六位数字地址码,六位数字出生日期码,三位数字顺序码,其中出生日期码不包含世纪数。