第六章 加密技术.ppt

TheOlympicswillbegoodforbusiness A TheOlympicswillhaveanimpactoneverythinginBeijing B You reright Itwillaffecteveryaspectoflifeinthecity A TheOlympicswillbegoodfortourism B Yes andthey llbegoodforbusiness too Especiallyforhotelsandrestaurants A Therewillbemoretouriststhaneverbefore 奥运英语 十 加密技术 本章要点第一节加密技术的概述第二节传统的加密技术第三节对称加密算法第四节公开密钥算法第五节加密技术的应用 一 加密技术的概述 早在4000多年前 人类就已经有了使用密码技术的记载 古埃及在墓志铭中使用的类似于象形文字那样的奇妙符号 是历史上记载的最早的使用密码的形式 我国古代 密码技术也相当广泛的应用 例如 芦花丛中一扁舟 俊杰黄昏独自游 义士若能知此理 反躬逃难可无忧 就是一首藏头诗 它隐含 卢俊义反 的信息 随着网络技术的发展 用户之间交流大多数通过网络进行 一个主要的危险就是所传送的数据被非法窃听 如何保证数据传输的隐蔽性 数据加密技术是保证信息安全的重要手段之一 它不仅具有对信息进行加密的功能 而且还具有数字签名 身份验证 秘密分存 系统安全等功能 保证了信息的安全性 完整性 正确性 密码学 Cryptography 就是一门研究密码技术的科学 它包括两个方面的内容 密码编码学 Cryptography 是研究如何将信息进行加密的科学 密码分析学 Cryptanalysis 是研究如何破译密码的科学 加密 Encryption 记为E 将明文信息采用数学方法进行函数转换 使之成为密文 只有特定的接收方才能将其解密还原成明文的过程 明文 Plaintext 记为P 信息的原始形式 也就是加密前的原始信息 密码学的有关概念 密文 Ciphertext 记为C 明文经过了加密后变成的信息形式 解密 Decryption 记为D 授权的接收者接收到密文之后 进行与加密相逆的变换 去掉密文的伪装 恢复明文的过程 就称为解密 用于解密的一组数学变幻 称为解密算法 加密与解密是两个相反的数学变换过程 他们使用一定的算法实现的 为了有效的控制这些数学变换 需要一组参与变换的参数 它是变换过程中通信双方掌握的专门信息 称为密钥 Key 加密过程是在加密密钥 记为Ke 参与下进行的 解密过程是在解密密钥 记为Kd 参与下进行的 数据加密 解密模型示意图 二 传统加密技术 在传统密码学中 基本是基于对字符的替代和换位 算法比较简单 有两种典型的传统加密技术 替换加密技术和交换加密技术 替换密码技术 在替换密码技术中 是用一组密文字母来代替明文字母 已达到隐藏明文的目的 替换密码有四种 单表替换密码 多表替换密码 同音替换密码 多字母组替换密码 单表替换技术是在替换过程中采用了单个密钥字母表 多表替换密码是采用了多个密钥字母表 不同处在于明文中同一个字符可以表现为多种字符 1 单表替换密码 大约公元前50年 罗马皇帝朱利叶 凯撒发明了一种用于战时的秘密通信方法 称为 凯撒密码 这种密码技术是将字母按照字母表顺序排列 并将最后一个和第一个字母相连构成一个字母表顺序 明文中的每个字母用它后面的第三个字母来替代 构成密文 字母表 密码本 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZdefghijklmnopqrstuvwxyzabc例如 明文beijing的凯撒密码就是ehlmlqj那么 qinhuangdao的凯撒密文是同样 知道密文也可以推明文是什么 例如 vkhqckhq的明文就是shenzhen 2 多表替换密码 大多数多表替换是周期性替换密码 最常用的是费杰尔密码 它是以法国密码学家BlaisedeVigenere的名字命名的 费杰尔密码还是以字母表的移位为基础 为了方便 可以把26个字母进行循环移位 排列在一起 构成26 26的方阵 例 使用费杰尔密码加密明文 vigenerecipher 使用的密钥是 cat 解 明文 vigenerecipher密钥 catcatcatcatca以明文字母指定行 以密钥字母指定列 就可以在费杰尔表中查找到相应的密文字母了 密文 xizgnxtevkpagr在解密时 以密钥字母选择列 从表中找到密文字母 那么密文字母所在的行就是明文字母了 Thehostnationalwaysperformswell A IthinkChinawilldoreallywellintheOlympics B I msureitwill Thehostnationalwaysperformswell AndtherearesomanygoodathletesinChina A IwonderhowmanygoldmedalsChinawillwin B Remember silverandbronzeareimportanttoo A You reright Anyway themostimportantthingistocompetewell 奥运英语 十一 练习 Shijiazhuang用凯撒密码加密所得的密文为 Shijiazhuang采用26个字母位移代换 每一个字母向前推移K位 得到密文 其中K 5 明文为shijiazhuang 采用26个字母进行位移代换 其中密钥为k key 那么密文为 明文为shijiazhuang 密钥为hebei 则密文为什么 换位密码技术 这一密码技术是将明文按着密钥的长度重新排列 然后以密钥字母的顺序写出密文字母 例 采用一个字符串 ABLE 为密钥 把明文 CANYOUUNDERSTAND 进行列换位加密 congratulations 解 密钥 ABLE顺序 1243明文 CANYOUUNDERSTAND密文 CODTAUEAYNSDNURN 现代密码学主要基于密钥的加密算法 分别是对称加密算法和公开密钥加密算法 如果加密密钥和解密密钥相同 就把它称为对称加密算法 加密和解密的具体算法是公开的 它要求信息发送者和接收者在安全通信之前 商定一个密钥 对称加密算法的安全性完全依赖于密钥的安全性 如果密钥丢失 意味着任何人对加密信息进行解密了 三 现代密码技术 对称加密算法的通信模型 A和B进行通信 B为消息的接收者 A和B在通信之前商定好一个密钥 然后A使用商定好的密钥和已知的加密算法对明文进行加密 通过网络传输给B B收到A的信息后 再使用商定好的密钥和解密算法对传来的信息进行解密 还原出明文 典型的对称加密算法 DES 对称加密算法采用的是DES算法 该算法是美国政府在1977年采纳的数据加密标准 是由IBM公司为非机密数据加密所设计的方案 后来被国际标准局采纳为国际标准 它是按分组方式进行工作的算法 通过反复使用替换和换位两种基本的加密组块的方法 达到加密的目的 公开密钥算法 公开密钥算法是加密密钥和解密密钥完全不同 不能通过加密密钥推算出解密密钥 它之所以称为公开密钥算法 是因为它的加密密钥是公开的 而解密密钥是保密的 只有得到相应的解密密钥才能解密信息 因此 在这个系统中 加密密钥称为公钥 publicKey 解密密钥称为私钥 privateKey 公开密钥算法通信模型1 A和B进行通信 B为消息的接收者 B有两个密钥 公开密钥和私有密钥 其中公开密钥是世界上每个人包括入侵者都可以知道的 而私有密钥只有B一个人知道 A为了和B通信 首先先得到B的公开密钥用已知的加密算法 加密所要发送的信息 B收到信息后使用自己的私有密钥和已知的解密算法进行解密 公开密钥算法通信模型2 公开密钥典型算法 RSA 公开密钥加密算法采用的是RSA算法 RSA算法是1977年由美国三位教授R L Rivest A S