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密码编码学(密码学基础)

放大字体  缩小字体 来源:什么叫绿色食品 2026-04-17 17:04  浏览次数:7

(1)密码学的发展历程


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替代密码的基本思想,是将明文中的每个字母用此字符在字母表中后面第 k个字母替代,加密过程可以表示为函数E(m)=(m+k) mod n。其中:m 为明文字母在字母表中的位置数,n 为字母表中的字母个数,k 为密钥,E(m)为密文字母在字母表中对应的位置数。其解密过程可以表示为函数E(m)=(m-k) mod n。

第一阶段:古代―1949年

第二阶段:1949―1975年


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1976年Diffie和Hellman发表的文章“密码学发展的新方向”导致了密码学上的一场革命,他们首先证明了在发送端和接收端无密钥传输的保密通信是可能的,从而开创了公钥密码学的新纪元。从此,密码开始充分发挥它的商用价值和社会价值。1978年,在ACM通信中,Rivest、Shamir和Adleman公布了RSA密码体系,这是第一个真正实用的公钥密码体系,可以用于公钥加密和数字签名。由于RSA算法对计算机安全和通信的巨大贡献,该算法的3个发明人因此获得计算机界的诺贝尔奖—图灵奖(A.M.Turing Award)。在EuroCrypt’91年会上,中国旅居瑞士学者来学嘉(X.J.Lai)和James L. Massey提出了IDEA,成为分组密码发展史上的又一个里程碑。

密码学的基本目的是使得两个在不安全信道中通信的人,通常称为Alice和Bob,以一种使他们的敌手Oscar不能明白和理解通信内容的方式进行通信。不安全信道在实际中是普遍存在的,例如电话线或计算机网络。Alice发送给Bob的信息,通常称为明文(plaintext),例如英文单词、数据或符号。Alice使用预先商量好的密钥(key)对明文进行加密,加密过的明文称为密文(ciphertext),Alice将密文通过信道发送给Bob。对于敌手Oscar来说,他可以窃听到信道中Alice发送的密文,但是却无法知道其所对应的明文;而对于接收者Bob,由于知道密钥,可以对密文进行解密,从而获得明文。图3-4给出加密通信的基本过程,加密算法E,解密算法D,明文M,密文C;要传输明文M,首先要加密得到密文C,即C=E(M),接受者收到C后,要对其进行解密,即D(C)=M,为了保证将明文恢复,要求D(E(M))=M。

(2) 基本概念

密文消息(Ciphertext):加密后的消息,简称密文。

解密(Decryption):密文到明文的恢复过程。

解密算法(Decryption Algorithm):对密文进行解密时所采用的一组规则或变换。

密钥(Key):加解密过程中只有发送者和接收者知道的关键信息,分为加密密钥(Encryption Key)和解密密钥(Decryption Key)。

一个密码系统(或称为密码体制,Cryptosystem)由加密算法、解密算法、明文空间(全体明文的集合)、密文空间(全体密文的集合)和密钥空间(全体密钥的集合)组成。

(3) 密码技术的基本应用

②采用密码技术对发送信息进行验证。为防止传输和存储的消息被有意或无意地篡改,采用密码技术对消息进行运算生成消息验证码(MAC),附在消息之后发出或与信息一起存储,对信息进行认证。它在票据防伪中具有重要应用(如税务的金税系统和银行的支付密码器)。

④身份识别。当用户登录计算机系统或者建立最初的传输连接时,用户需要证明他的身份,典型的方法是采用口令机制来确认用户的真实身份。此外,采用数字签名也能够进行身份鉴别,数字证书用电子手段来证实一个用户的身份和对网络资源的访问权限,是网络正常运行锁屏必须的。在电子商务系统中,所有参与活动的实体都需要用数字证书来表明自己的身份。

按密钥使用的数量不同,将密码体制分为对称密码体系 (symmetric)(又称为单钥密码)和非对称密码(asymmetric)(又称为公钥密码)。

(4) 对密码的攻击

①唯密文攻击(Ciphertext only)。密码破译者除了拥有截获的密文,以及对密码体制和密文信息的一般了解外,没有什么其它可以利用的信息用于破译密码。在这种情况下进行密码破译是最困难的,经不起这种攻击的密码体制被认为是完全不保密的。

③选择明文攻击(Chosen plaintext)。密码破译者不仅能够获得一定数量的明---密文对,还可以用它选择的任何明文,在同一未知密钥的情况下能加密相应的密文。密码破译者暂时控制加密机。

④选择密文攻击(Chosen ciphertext) 。密码破译者能选择不同的被加密的密文,并还可得到对应的解密的明文,据此破译密钥及其它密文。密码破译者暂时控制解密机。

@木子羽辰,将一直带给大家信息安全知识,由浅至深、采用体系化结构逐步分享,大家有什么建议和问题,可以及留言,多谢大家关注,谢谢大家。

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