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现代密码学第1讲--概述第2次作业答案第2讲--古典密码

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现代密码学(谷利泽)课后题规范标准答案

现代密码学(谷利泽)课后题规范标准答案

《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。

第2章 古典密码学体制

第2章 古典密码学体制

– 密文： giffg hddn0 njngn cuaa0 inano meiog – 解密：加密的逆过程； 463521
6
课堂练习
•
对明文”can you believe her‖分别按以下算 法加密，求密文。
1. 2. 3. 4.
倒序置换密码； 密钥为3421的周期置换密码； 密钥为love的周期置换密码； 密钥为love的列置换密码；
– Vigenere密码；
• （4）多字母组代替密码（polygram substitution cipher）
– Playfair密码
10
同音代替密码
• homophonic Substitution cipher • 与简单代替密码系统相似，唯一的不同是单个字符可以映 射成密文的几个字符之一。 • 一个明文字母表的字母a，可以变换为若干密文字母f(a)， 称为同音字母。 • 同样的明文，加密所得的密文可能不相同。 • 举例：
明文：M=m1m2…mi…ml 密文：C=c1c2 …c i …c l 工作钥：K=K1 K 2 …K i …K l
•
加密变换：
– – –
•
例：用户钥为cat，对明文“vigenere cipher‖加密
–
加密：ci=mi＋Ki mod n，其中n为明文字母表的长度
M： K： C：
v c x
i a i
• 置换起到扩散（diffusion）的作用，代替起到混乱 （confusion）的作用。 • 扩散（diffusion）和混乱（confusion）是对称密码 设计的基本思想。置换和代替在现代密码设计中 仍然被采用：S盒，P盒；SP结构。
3
提纲
• 1 置换密码 • 2 代替密码 • 3 转轮机 • 4 ENIGMA的兴亡 • 作业

现代密码学精讲

现代密码学精讲

2.1.4 现代密码学主要技术(续)
签名和认证函数必须满足的性质 1) 当且仅当Vk’ (m, s)=True时，s是消息m的合法签 名。 2) 对于任何签名者以外的实体在计算上不可能得 到任意的一组mf和sf满足Vk’ (mf , sf)=True。 数字签名的争议解决(不可否认) 如果签名者和验证者对签名发生争议，可由验证 者带着签名 (m, s) 提交给可信任第三方 (TTP) ，由 TTP验证该签名，最后进行仲裁。
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
证书链和证书路径
图2.5 证书链
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
(3) 认证与鉴别技术 鉴别或实体认证 定义 9 鉴别或实体认证是一个过程。在这个过程 中一方通过获得一些确定的证据来确认参加实体 认证的另一方的身份，而具有相应身份的实体也 确实就是正在参与这一认证过程的另一方。 例子1 实体A与B通电话，如果A与B认识就可以通 过声音来确定对方的真实性。 例子2 实体A通过信用卡在银行ATM机上取钱。 # 特点：时实性。
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
公钥加密 定义 7 一个由加密函数集{Ee: eK}和解密函数集 {Dd: dK} 组成加密方案，每一个相关联的加 / 解 密密钥对(e, d)，加密密钥e公开，称为公开密钥， 而解密密钥d保密，称为秘密密钥。 # 显然安全公钥密码系统要求从 e 计算 d 为不可能。
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
加密方案 加密方案是由一个加密函数集 {Ee: eK} 和解密函 数集{Dd: dK}构成，并且满足任意一个加密密钥 eK存在唯一一个解密密钥dK使 Dd=Ee1，也就是 对于所有明文消息mM ，存在Dd(Ee(m)) = m，(e, d)称为密钥对。设计加密方案就是确定M、 C、 K、 {Ee: eK}、{Dd:dK}的过程。

现代密码学课后题答案

现代密码学课后题答案

《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，和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。

A置换密码B单表代换密码C多表代换密码D序列密码4、维吉利亚密码是古典密码体制比较有代表性的一种密码，其密码体制采用的是（C ）。

现代密码学复习概述.

现代密码学复习概述.
9/28/2017
12
代换密码的分类
按照一个明文字母是否总是被一个固定的字符代换进行划分：
单表代换密码(移位、仿射、替换)
对明文消息中出现的同一个字母，在加密时都使用同一 固定的字母来代换，不管它出现在什么地方。
多表代换密码(维吉利亚、Playfair、转轮)
明文消息中出现的同一个字母，在加密时不是完全被同一 固定的字母代换，而是根据其出现的位置次序，用不同的字母代换。
C = ( 9
9/28/2017
8
8
24 ) = ( J I I Y )
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希尔密码(Hill密钥矩阵的逆矩阵
9/28/2017
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希尔密码(Hill Cipher)解密过程
解密过程
M＝C×K-1＝
=( 7 8 11 11 ) =( H I L L )
9/28/2017
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希尔密码举例
明文是“cyber”，数字化后为 2, 24,1, 4,17 ；
密钥：
10 5 12 0 0 3 14 21 0 0 k 8 9 11 0 0 0 0 0 11 8 0 0 0 3 7
T
加密：
密码体制分类
对称密码 (单钥密码, 私钥密码) 加密密钥与解密密钥相同，如：分组密码，流密码 非对称密码体制(双钥密码,公钥密码)
加密密钥与解密密钥不同，如：公钥密码
9/28/2017
9
密码体制的攻击
对于加密体制，可有以下不同级别攻击形式：
（1） 唯密文攻击。此时攻击者只能从截获的密文进行分析，试图 获得相应的明文或密钥；
者可以选择密文，并可以得到相应的明文。
（5）选择文本攻击 能够选择明文并得到对应的密文，也能选择密 文得到对应的明文。

现代密码学精讲PPT课件

现代密码学精讲PPT课件
3
2.1.1 什么是密码学(续)
发送者 Alice
明文m 加密器 Ek
密文c 公 共 信道
密钥k
密钥源
安全 信道
图 2.1 Shannon保密系统
分析者 Eve
解密器 明文m Dk
密钥k
接收者 Bob
4
2.1.1 什么是密码学(续)
通信中的参与者 (1) 发送者(Alice)： 在双方交互中合法的信息发 送实体。 (2) 接收者(Bob)：在双方交互中合法的信息接收 实体。 (3) 分析者(Eve)：破坏通信接收和发送双方正常 安全通信的其他实体。可以采取被动攻击和主动 攻击的手段。 信道 (1) 信道：从一个实体向另一个实体传递信息的 通路。 (2) 安全信道：分析者没有能力对其上的信息进 行阅读、删除、修改、添加的信道。 (3) 公共信道：分析者可以任意对其上的信息进 行阅读、删除、修改、添加的信道。
定义2 一个加密方案可以被破译是指，第三方在 没有事先得到密钥对(e, d)的情况下，可以在适当 的时间里系统地从密文恢复出相对应的明文。 # 适当的时间由被保护数据生命周期来确定。
12
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
私钥加密 定义3 一个由加密函数集{Ee: eK}和解密函数集{Dd: dK}组成加密方案，每一个相关联的密钥对(e, d) ， 如果知道了e在计算上很容易确定d，知道了d在计算 上很容易确定e，那么，就是私钥加密方案。 # 私钥加密需要一条安全信道来建立密钥对。
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
公钥加密实例
A1
Ee(m1)=c1
e
c1
e
A2
Ee(m2)=c2
c2
Dd(c1)=m1 Dd(c2)=m2

清华大学出版社 密码学PPT课件

✓ 二十世纪末的AES算法征集活动使密码学界又掀起了一次分组密码研究的 高潮。同时，在公钥密码领域，椭圆曲线密码体制由于其安全性高、计算 速度快等优点引起了人们的普遍关注和研究，并在公钥密码技术中取得重 大进展。
✓ 在密码应用方面，各种有实用价值的密码体制的快速实现受到高度重视， 许多密码标准、应用软件和产品被开发和应用，美国、德国、日本和我国 等许多国家已经颁布了数字签名法，使数字签名在电子商务和电子政务等
同时在公钥密码领域椭囿曲线密码体制由于其安全性高计算速度快等优点引起了人们的普遍关注和研究幵在公钥密码技术中叏得重在密码应用斱面各种有实用价值的密码体制的快速实现叐到高度重视许多密码标准应用软件和产品被开収和应用美国德国日本和我国等许多国家巫经颁布了数字签名法使数字签名在电子商务和电子政务等领域得到了法律的认可推劢了密码学研究和应用的収展
可以对用该密钥加密的任何新的消息进行解密。
④ 选择密文攻击(Chosen—ciphenext attack)
选择密文攻击是指密码分析者可以选择一些密文，并得到相应的明文
1.3.3 对密码系统的攻击
密码分析者破译或攻击密码的方法主要有穷举攻击法、统计分析法和数学分 析攻击法。
（1）穷举攻击法
穷举攻击法又称为强力或蛮力（Brute force）攻击。这种攻击方法是 对截获到的密文尝试遍历所有可能的密钥，直到获得了一种从密文到明文的 可理解的转换；或使用不变的密钥对所有可能的明文加密直到得到与截获到 的密文一致为止。
1.3.1密码学的主要任务（续）
③ 鉴别
这是一种与数据来源和身份鉴别有关的安全服务。鉴别服务包括对身份 的鉴别和对数据源的鉴别。对于一次通信，必须确信通信的对端是预期的实 体，这就涉及到身份的鉴别。

第02章 密码学


4 hill密码(一种多表代换密码)
原理：矩阵中线性变换原理。优点完全隐藏了单字母频 率特性，采用矩阵形式，还隐藏了双字母的频率特性。 a，b，…z -0,1,…25。m个一组连续明文字母看成 是m维向量，跟一个m*m密钥矩阵相乘，结果模26. 密钥必须可逆。 c1 k11 k12 k13 k14 p1 m=4 c2 k 21 k 22 k 23 k 24 p 2 例题 p25 c3 k 31 k 32 k 33 k 34 p3 c 4 k 41 k 42 k 43 k 44 p 4
M
加密算法 K
密钥源


安全通道
明文M 加密算法 密钥 密文 解密算法
密文C: 完全随机杂乱的数据，意义不可理解。 密钥 K：密钥独立于明文。私密，保密。密钥越长，强度越高 解密算法是加密算法逆运算，需要足够强度。实际中加解密算 法是公开的。
2.3.1 对称密码体制概念

为保证通信安全，对称密码体制要满足：（2） 加密算法有足够强度，即破解难度足够高。 算法强度除了依赖本身外，主要密钥长度。 密钥越长强度越高。 发送者和接收者必须能够通过安全方法获得 密钥，并且密钥是安全的。一般加密算法和 解密算法都是公开的。只有密钥是私密的。


2.1.2 –密码系统安全性

无条件安全（理论） 计算上安全（实际应用）：理论上可破译，但 是需要付出十分巨大的计算，不能在希望的时 间或可行的经济条件下求出准确的答案。满足 以下标准： 破译密码的代价超出密文信息价值 破译密码的时间超出密文信息的有效生命期
2.1.2 –密码攻击两种方法

密码分析（密码攻击）：

第二讲 传统密码技术


由加密密钥易知解密密钥：
1
(1 3 2 6 5) ，解密易实现。
18
代换密码
所谓代换，就是将明文中的一个字母由其它字母、数字或符 号替代的一种方法。
代换密码是指建立一个代换表，加密时将需要加密的明文依 次通过查表，替换为相应的字符，明文字符被逐个替换后，
生成无任何意义的字符串，即密文。这样的代换表，称为密
20
仿射加密
明文P=密文C=Z26； 加密: Ek(m)=am+b mod n=c 解密: Dk(c)=a-1(c-b) mod n=m 密钥K =｛(a,b) : a,bZ26, 且gcd(a, n)=1，n=26｝ 举例
假定k=(7,3)，7-1mod26=15，加密函数为Ek(m)=7m+3，则相应的解密
些密码体制属于传统密码范畴。 传统密码体制是指那些比较简单的、大多数采用手工或机械 操作对明文进行加密、对密文进行解密的密码体制(对称), 其 安全性绝大多数与加解密算法保密性密切相关。 传统密码体制的技术、思想以及破译方法虽然很简单，但是 反映了密码设计和破译的思想，是学习密码学的基本入口，
对于理解、设计和分析现代密码仍然具有借鉴的价值。
6
近代密码时期
起始时间：从20世纪初到20世纪50年代，即一战及二战时 期。 密码体制：手工或电动机械实现的复杂的代换及置换，仍 是一门艺术。 技术工具：机械。 通信手段：电报通信。 典型密码：Vernam密码、转轮密码等
7
现代密码时期
起始时间：从20世纪50年代至今。 密码体制：分组密码、序列密码以及公开密钥密码，有坚 实的数学理论基础。成为一门科学。 技术工具：计算机。 通信手段：无线通信、有线通信、计算网络等。 典型密码：DES、AES、RC4、RSA 、ECC 、MD5等。

第2讲 密码学的基本概念和理论基础

第2阶段：常规现代密码学,从1949年到1975年。
标志：1949年Shannon发表的《保密系统的信

息理论》一文。信息论为对称密码系统建立了理 论基础，从此密码学成为一门科学。
以及《破译者》的出版和美国数据加密标准DES
的实施，标志着密码学的理论与技术的划时代的 革命性变革，宣布了近代密码学的开始。
21
代替密码和置换密码


代替密码（Substitution Cipher)是明文中的每一 个字符被替换成密文中的另一个字符。接收者对密 文做反向替换就可以恢复出明文。 置换密码(Permutation Cipher)又称换位密码 （Transposition Cipher)，加密过程中明文的字母 保持相同，但顺序被打乱了。
第2讲 密码学的基本概 念和理论基础
1
2.1 基本概念
2.1.1 什么是密码学 密码学是研究密码系统或通信安全的一门学科，分 为密码编码学和密码分析学。 密码编码学是使得消息保密的学科 密码分析学是要研究加密消息破译的学科
2
2.1前,密码技术的主要特 点是数据的安全基于算法的保密 。
明文X 加密机 密文Y
原来的明文X
解密机
单钥密码的加密、解密过程
8

双密钥系统又称为非对称密码系统或公开密钥系统。双密钥 系统有两个密钥，一个是公开的，用K1表示，谁都可以使 用；另一个是私人密钥，用K2表示。
K1 明文X 加密算法 密文Y K2 解密算法
原来的明文X
双钥密码的加密、解密过程
双密钥系统的主要特点是将加密和解密密钥分开。即用公 开的密钥K1加密消息，发送给持有相应私人密钥K2的人， 只有持私人密钥K2的人才能解密；而用私人密钥K2加密的 消息，任何人都可以用公开的密钥K1解密，此时说明消息 来自持有私人密钥的人。前者可以实现公共网络的保密通 信，后者则可以实现对消息进行数字签名。
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