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信息安全中的密码学基础随着信息时代的到来，信息安全成为了我们最为关注的一项问题。
保护个人隐私、商业机密和国家安全都离不开信息安全的保护。
其中，密码学作为信息安全的一项重要技术，已经被广泛应用于各个领域，成为了我们在网络世界中保护信息安全的有力工具。
一、密码学的定义密码学，又称为加密学，是一门研究信息安全保护的学科。
它利用数学和计算机科学等技术，设计出一些算法和协议，实现对信息的保密性、完整性和可用性的保障。
主要目的是为了防止信息在传递过程中被窃取、篡改和伪造。
二、密码学的基本概念1. 明文和密文明文是指未经加密处理的原始信息，密文是指通过加密算法处理后的不可读信息。
在信息传递过程中，明文需要被加密为密文，在接收方处再进行解密操作，才能得到原始数据。
2. 密钥加密算法中的密钥是进行加密和解密的重要参数。
密钥分为对称密钥和非对称密钥。
对称密钥是指加密和解密使用的密钥相同，也称为单密钥加密。
如DES算法。
非对称密钥是加密和解密使用的密钥不同，也称为双密钥加密。
如RSA算法。
3. 加密算法加密算法是密码学的核心，其作用是将明文转化为密文，保护信息的安全性。
常用的加密算法有对称加密算法和非对称加密算法。
对称加密算法主要有DES、AES算法等，非对称加密算法主要有RSA、DSA算法等。
三、常用加密算法介绍1. DES算法DES算法是一种对称密钥加密算法，已被广泛应用于网络安全领域。
DES算法采用以64位为块长度的分组加密，密钥长度为56位，加密过程中采用了复杂的置换和替代操作，生成密文时还会进行数据填充。
虽然DES算法的加密速度快，但是由于密钥长度较短以及存在密钥破解风险，已不再被广泛使用。
2. AES算法AES算法是一种对称密钥加密算法，是目前最为流行的一种加密算法。
AES算法采用128位块长度、128位、192位或256位的密钥长度，加密过程中采用了轮函数，可以保证加密强度。
AES 算法的优点是加密速度快、加密强度高、应用广泛。
信息安全工程师综合知识大纲考点：密码学概况【考点分析】：基本概念了解即可，重点掌握下密码分析攻击类型。
【考点内容】：一、密码学发展简况密码学是一门研究信息安全保护的科学，以实现信息的保密性、完整性、可用性及抗抵赖性。
密码学主要由密码编码和密码分析两个部分组成。
其中，密码编码学研究信息的变换处理以实现信息的安全保护，而密码分析学则研究通过密文获取对应的明文信息。
1、保密性：确保信息仅被合法用户访问，而不被泄露给非授权的用户、实体或过程。
2、完整性：是指所有资源只能由授权方或以授权的方式进行修改，即信息未经授权不能进行改变的特性。
3、可用性：是指所有资源在适当的时候可以由授权方访问，即信息可被授权实体访问并按需求使用的特性。
2005年4月1日起国家施行《中华人民共和国电子签名法》;2006年我国政府公布了自己的商用密码法，成为我国密码发展史上的一件大事;2019年10月26日第十三届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过《中华人民共和国密码法》本法自2020年1月1日起施行。
二、密码学基本概念密码学的主要目的是保持明文的秘密以防止攻击者获知，而密码分析学则是在不知道密钥的情况下，识别出明文的科学。
明文是指需要采用密码技术进行保护的消息。
而密文则是指用密码技术处理过明文的结果，通常称为加密消息。
将明文变换成密文的过程称作加密，其逆过程，即由密文恢复出原明文的过程称作解密。
加密过程所使用的一组操作运算规则称作加密算法，而解密过程所使用的一组操作运算规则称作解密算法。
加密和解密算法的操作通常都是在密钥控制下进行的，分别称为加密密钥和解密密钥。
三、密码安全性分析密码分析攻击类型分为五种：1、唯密文攻击（ciphertext-only attack）：密码分析者只拥有一个或多个用同一个密钥加密的密文，没有其他可利用的信息。
（就是只有密文信息，没有其他信息，让你破解）。
2、已知明文攻击（known-plaintext attack）：密码分析者仅知道当前密钥下的一些明文及所对应的密文。
简述密码学密码学历和密码系统种类密码学(Cryptology)一字源自希腊文"krypto's"及"logos"两字，直译即为"隐藏"及"讯息"之意。
密码学的起源可能要追溯到人类刚刚出现，并且尝试去学习如何通信的时候。
他们不得不去寻找方法确保他们的通信的机密。
但是最先有意识的使用一些技术的方法来加密信息的可能是公元六年前的古希腊人。
他们使用的是一根叫scytale 的棍子。
送信人先绕棍子卷一张纸条，然后把要写的信息打纵写在上面，接着打开纸送给收信人。
如果不知道棍子的宽度（这里作为密匙）是不可能解密里面的内容的。
后来，罗马的军队用凯撒密码（三个字母表轮换）进行通信。
恺撒密码是公元前50年古罗马恺撒用过的密码，加密方法是把a变成D，b变成E，c换成F，依次类推，z换成C。
这样明文和密文的字母就建立一一对应的关系。
在随后的19个世纪里面，主要是发明一些更加高明的加密技术，这些技术的安全性通常依赖于用户赋予它们多大的信任程度。
在19世纪Kerchoffs写下了现代密码学的原理。
其中一个的原理提到：加密体系的安全性并不依赖于加密的方法本身，而是依赖于所使用的密匙。
.在二次大战中，密码更是扮演一个举足轻重的角色，许多人认为同盟国之所以能打赢这场战争完全归功于二次大战时所发明的破译密文数字式计算器破解德日密码。
破译密文数字式计算器又名图灵机，是数学家图灵所发明的。
公元1949年，Shannon提出第一篇讨论密码系统通讯理论之论文，近代密码学可说是滥觞于斯。
直至公元1975年，Diffie与Hellman提出公开金匙密码系统之观念，近代密码学之研究方向，正式脱离秘密金匙密码系统之窠臼，蓬勃发展，至今已近二十年。
发展至今，已有二大类的密码系统。
第一类为对称金钥(Symmetric Key)，第二类为非对称金钥(Public Key)。
信息安全的挑战密码学知识点信息安全的挑战：密码学知识点信息安全在现代社会中变得愈发重要，因为我们生活的方方面面都与数字化和互联网联系在一起。
保护个人隐私、防止身份盗窃和网络攻击已成为一个紧迫的任务。
而密码学作为信息安全的关键领域，起到了至关重要的作用。
本文将介绍密码学的基本概念、常见的加密算法以及密码学在信息安全中的挑战。
一、密码学的基本概念密码学是一门科学，研究如何使用密码和密钥来保护通信内容的安全性。
其目标是确保信息传输过程中的机密性、完整性和可用性。
密码学主要包括加密算法、解密算法和密钥管理系统。
加密算法是将明文转换为密文的过程，而解密算法则是将密文转换回明文的过程。
密钥是加密和解密算法的关键，用于控制加密和解密的操作。
现代密码学主要分为两类：对称密码和非对称密码。
对称密码使用相同的密钥进行加密和解密，速度快，但密钥传输的安全性较低。
非对称密码使用两个不同但相关的密钥：公钥和私钥。
公钥用于加密，私钥用于解密。
非对称密码具有更高的安全性，但加密和解密的速度较慢。
二、常见的密码学算法1. DES（Data Encryption Standard）：DES 是一种对称密码算法，是最早也是最广泛使用的加密标准之一。
它使用 56 位的密钥对数据进行加密，每个数据块的大小为 64 位。
2. AES（Advanced Encryption Standard）：AES 是一种对称密码算法，被广泛用于保护敏感数据。
AES 使用 128 位、192 位或 256 位的密钥对数据进行加密。
3. RSA：RSA 是一种非对称密码算法，使用两个密钥：公钥和私钥。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
RSA 通常用于数字签名和密钥交换。
4. ECC（Elliptic Curve Cryptography）：ECC 是一种基于椭圆曲线的非对称密码算法。
与其他非对称密码算法相比，ECC 提供了相同安全级别下更短的密钥长度，使其在资源受限的设备上更加高效。
密码学知识点总结密码学的发展可以追溯到古代，古希腊和罗马就有使用密码进行通信的记录。
而现代密码学的起源可以追溯到二战期间，当时的盟军和轴心国都使用密码学来保护其通信内容。
随着计算机技术的发展，密码学变得更加重要和复杂，研究和应用领域也日益广泛。
在密码学中，有许多重要的概念和技术，下面我们将简要介绍一些主要的知识点。
1. 对称加密和非对称加密对称加密是指加密和解密使用相同的密钥的加密方式。
例如，最简单的对称加密算法是凯撒密码，使用一个固定的偏移量将字母替换成其他字母来加密。
而非对称加密则使用不同的密钥进行加密和解密，公钥用于加密，私钥用于解密。
非对称加密算法有RSA、椭圆曲线加密等。
对称加密的速度通常更快，而非对称加密更安全，因为加密和解密的密钥是分离的。
2. 数字签名数字签名是一种确保信息完整性和真实性的技术，它用于验证信息的发送者是合法的。
数字签名通过使用发送者的私钥对信息进行签名，接收者通过使用发送者的公钥来验证签名的有效性。
数字签名在电子支付、电子合同和网上交易中发挥了重要作用。
3. 哈希函数哈希函数是将任意长度的输入数据转换成固定长度的输出数据的一种函数。
哈希函数具有单向性和抗碰撞的特性，即不能通过哈希值还原出原始数据，且不同的输入数据产生相同的哈希值的可能性极小。
哈希函数在密码学中用于密码存储、数字签名、消息摘要等方面。
4. 加密协议加密协议是一种用于保护通信数据安全的协议。
例如，SSL/TLS协议用于在互联网上安全地传输数据，IPsec协议用于在网络层保护通信数据。
加密协议通常包括密钥交换、加密算法和认证机制。
5. 公钥基础设施（PKI）公钥基础设施是一种用于管理公钥和数字证书的框架。
PKI包括数字证书颁发机构（CA）、注册机构（RA）和证书库。
数字证书是用于验证公钥和身份的一种凭证，它通常包括了公钥、持有者的身份信息和数字签名。
密码学是一门广泛的学科，涉及到数学、计算机科学、信息安全等多个领域。
密码学基本概念介绍如下：
密码学是研究信息安全与保密技术的学科。
它主要涉及加密和解密，密码学由许多基本概念组成，本文将对其中的一些基本概念进行介绍。
1.密码体系
密码体系是一种用于保护机密信息的系统，它由加密算法、解密算法、密钥生成算法等组成。
2.对称密钥加密
对称密钥加密指的是加密和解密同使用密钥的方式，这种加密方式效率高，但密钥的管理难度大。
3.非对称密钥加密
非对称密钥加密指的是加密和解密使用不同的密钥，其中一个是公钥（公开），另一个是私钥（保密），公钥用于加密，私钥用于解密，这种方式安全性高，但加密和解密效率比较低。
4.数字签名
数字签名是用于确认电子文档或文件的实体身份和文件完整性的一种技术。
它使用非对称密钥加密的方式，可以保证文件在传输过程中的安全，防止被篡改。
5.散列函数
散列函数也称哈希算法，用于将任意长度的数据映射成固定长度的数据串的一种函数式算法。
散列函数通常用于密码学中的消息摘要、数字签名等应用中。
6.加密强度
加密强度是指加密算法的安全强度，也是评估加密算法可靠性的重要指标。
加密强度越高，破解难度越大。
7.密码学攻击
密码学攻击是指黑客和破解者利用漏洞和弱点，通过各种方式对密码系统进行破解和攻击，从而窃取机密信息。
常见的攻击手段包括暴力破解、侧信道攻击、社会工程学攻击等。
总的来说，密码学是信息安全领域中的重要分支，它涵盖了许多重要的概念和技术，如加密算法、解密算法、密钥管理、数字签名等。
要想保护机密信息的安全，必须对密码学的基本概念有所了解，并且了解如何正确使用这些概念和技术，以确保信息的安全和完整性。
密码学基础知识密码学是研究加密、解密和信息安全的学科。
随着信息技术的快速发展，保护敏感信息变得越来越重要。
密码学作为一种保护信息安全的方法，被广泛应用于电子支付、网络通信、数据存储等领域。
本文将介绍密码学的基础知识，涵盖密码学的基本概念、常用的加密算法和密码学在实际应用中的运用。
一、密码学的基本概念1. 加密与解密加密是将明文转化为密文的过程，而解密则是将密文转化为明文的过程。
加密算法可分为对称加密和非对称加密两种方式。
对称加密使用同一个密钥进行加密和解密，速度较快，但密钥的传输和管理相对复杂。
非对称加密则使用一对密钥，公钥用于加密，私钥用于解密，更安全但速度较慢。
2. 密钥密钥是密码学中重要的概念，它是加密和解密的基础。
对称加密中，密钥只有一个，且必须保密；非对称加密中，公钥是公开的，私钥则是保密的。
密钥的选择和管理对于信息安全至关重要。
3. 摘要算法摘要算法是一种不可逆的算法，将任意长度的数据转化为固定长度的摘要值。
常见的摘要算法有MD5和SHA系列算法。
摘要算法常用于数据完整性校验和密码验证等场景。
二、常用的加密算法1. 对称加密算法对称加密算法常用于大规模数据加密，如AES（Advanced Encryption Standard）算法。
它具有速度快、加密强度高的特点，广泛应用于保护敏感数据。
2. 非对称加密算法非对称加密算法常用于密钥交换和数字签名等场景。
RSA算法是非对称加密算法中最常见的一种，它使用两个密钥，公钥用于加密，私钥用于解密。
3. 数字签名数字签名是保证信息完整性和身份认证的一种方式。
它将发送方的信息经过摘要算法生成摘要值，再使用私钥进行加密，生成数字签名。
接收方使用发送方的公钥对数字签名进行解密，然后对接收到的信息进行摘要算法计算，将得到的摘要值与解密得到的摘要值进行比对，以验证信息是否完整和真实。
三、密码学的实际应用1. 网络通信安全密码学在网络通信中扮演重要的角色。
密码学简介自从人类有了战争，就有了密码。
所以密码作为一种技术源远流长，可以追溯到远古时代，而且还有过自己的辉煌经历。
但成为一门学科则是近20余年的事，这是受计算机科学蓬勃发展的刺激结果。
今天在计算机被广泛应用的信息时代，信息本身就是时间，就是财富。
大量信息用数据形式存放在计算机系统里。
信息的传输则通过公共信道。
这些计算机系统和公共信道是不设防的，是很脆弱的，容易受到攻击和破坏，信息的丢失不容易被发现，而后果是极其严重的。
如何保护信息的安全已不仅仅是军事和政府部门感兴趣的问题，各企事业单位也愈感迫切，因为在网络化的今天，计算机犯罪每年使他们遭受的损失及其巨大，而且还在发展中。
密码是有效而且可行的保护信息安全的办法，有效是指密码能做到使信息不被非法窃取，不被篡改或破坏，可行是说踏需要付出的代价是可以接受的。
密码形成一门新的学科是在20世纪70年代，他的理论基础之一应该首推1949年Shannon的一篇文章“保密通信的信息理论”，这篇文章过了30年后才显示出它的价值。
现在，密码学有了突飞猛进的发展，而且成为有些学科的基础，特别是“电子商务”和“电子政府”的提出，使得近代密码学的研究成为热门的课题，也大大扩大了它的发展空间。
在近代密码学上值得一书的大事有两件：一是1977年美国国家标准局正式公布实施了美国的数据加密标准（DES），公开它的加密算法，并批准用于非机密单位及商业上的保密通信。
密码学的神秘面纱从此被揭开。
二是Diffie和Hellman联合写的一篇文章“密码学的新方向”，提出了适应网络上保密通信的公钥密码思想，掀起了公钥密码研究的序幕，受他们的思想启迪，各种公钥密码体制被提出，特别是RSA公钥密码的提出在密码学史山怪石一个里程碑。
可以这么说，“没有公钥密码的研究就没有现代密码学”。
在密码学的发展过程中，计算机科学和数学工作者做出了卓越的贡献。
数学中许多分支如数论、概率统计、近世代数、信息论、椭圆曲线理论、算法复杂性理论、自动机理论、编码理论、等都可以在其中找到各自的位置。
第1章密码学概述1.1信息安全⏹Alvin Toffler在《第三次浪潮》中预言：计算机网络的建立和普及将彻底改变人类生存和生活模式。
⏹信息化以它有别于传统方式的信息获取、存储、处理、传输和使用，给现代社会的正常发展带来了一系列的前所未有的风险和威胁。
⏹传统的一切准则在电子信息环境中如何体现与维护，到现在并没有根本解决，一切都在完善中。
⏹今天，人们一方面享受着信息技术带来的巨大变革，同时也承受着信息被篡改、泄露、伪造的威胁，以及计算机病毒及黑客入侵等安全问题。
信息安全的风险制约着信息的有效使用，并对经济、国防乃至国家的安全构成威胁。
⏹一方面：没有信息安全，就没有完全意义上的国家安全。
另一方面：信息安全还涉及个人权益、企业生存和金融风险防范等。
⏹密码技术和管理是信息安全技术的核心，是实现保密性、完整性、不可否认性的关键。
⏹“9.11事件”后，各国政府纷纷站在国家安全的角度把信息安全列入国家战略。
重视对网络信息和内容传播的监控，更加严格的加固网络安全防线，把信息安全威胁降到最低限度。
⏹2000年我国开始着力建立自主的公钥基础设施，并陆续启动了信息系统安全等级保护和网络身份认证管理服务体系。
⏹因此，密码学的基本概念和技术已经成为信息科学工作者知识结构中不可或缺的组成部分。
1.2密码学引论1.密码学的发展概况⏹密码学是一门既古老又年轻的学科。
⏹自有了战争，就有了加密通信。
交战双方都为了保护自己的通信安全，窃取对方的情报而研究各种信息加密技术和密码分析技术。
⏹古代行帮暗语和一些文字游戏等，实际上就是对信息的加密。
这种加密方法通过原始的约定，把需要表达的信息限定在一定的范围内流通。
古典密码主要应用于政治、军事及外交等领域。
⏹电报发明以后，商业方面对密码学的兴趣主要集中在密码本的编制上。
⏹20世纪初，集中在与机械和电动机械加密的设计和制造上。
⏹进入信息时代，大量敏感信息要通过公共通信设施或计算机网络进行交换，密码学的应用已经不仅仅局限在政治、军事、外交等领域，其商业和社会价值日益显著，并与人们的日常生活紧密相关。
密码学的发展简史中国科学院研究生院信息安全国家重点实验室聂旭云学号：200418017029064密码学是一门年轻又古老的学科，它有着悠久而奇妙的历史。
它用于保护军事和外交通信可追溯到几千年前。
这几千年来，密码学一直在不断地向前发展。
而随着当今信息时代的高速发展，密码学的作用也越来越显得重要。
它已不仅仅局限于使用在军事、政治和外交方面，而更多的是与人们的生活息息相关：如人们在进行网上购物，与他人交流，使用信用卡进行匿名投票等等，都需要密码学的知识来保护人们的个人信息和隐私。
现在我们就来简单的回顾一下密码学的历史。
密码学的发展历史大致可划分为三个阶段：第一个阶段为从古代到1949年。
这一时期可看作是科学密码学的前夜时期，这段时间的密码技术可以说是一种艺术，而不是一门科学。
密码学专家常常是凭直觉和信念来进行密码设计和分析，而不是推理证明。
这一个阶段使用的一些密码体制为古典密码体制，大多数都比较简单而且容易破译，但这些密码的设计原理和分析方法对于理解、设计和分析现代密码是有帮助的。
这一阶段密码主要应用于军事、政治和外交。
最早的古典密码体制主要有单表代换密码体制和多表代换密码体制。
这是古典密码中的两种重要体制，曾被广泛地使用过。
单表代换的破译十分简单，因为在单表代换下，除了字母名称改变以外，字母的频度、重复字母模式、字母结合方式等统计特性均未发生改变，依靠这些不变的统计特性就能破译单表代换。
相对单表代换来说，多表代换密码的破译要难得多。
多表代换大约是在1467年左右由佛罗伦萨的建筑师Alberti发明的。
多表代换密码又分为非周期多表代换密码和周期多表代换密码。
非周期多表代换密码，对每个明文字母都采用不同的代换表（或密钥），称作一次一密密码，这是一种在理论上唯一不可破的密码。
这种密码可以完全隐蔽明文的特点，但由于需要的密钥量和明文消息长度相同而难于广泛使用。
为了减少密钥量，在实际应用当中多采用周期多表代换密码。
