第3章 《密码学应用》 中

第3章密码学应用3.1编码3.2密码学概述3.3古典密码3.4哈希函数及应用3.5对称密码3.6公钥密码3.7压缩文件加密与破解13.4哈希函数及应用人的指纹具有每个人独有的特征，是进行身份识别的重要凭据。数据是不是也能有识别的特征？通过哈希函数的方式，来识别数据的“指纹”。23.4哈希函数及应用哈希函数（HashFunction）又称为散列函数、杂凑函数，是一种从任何一种数据中创建小的数字“指纹”的方法。散列函数把消息或数据压缩成摘要，使得数据量变小，将数据的特征固定下来。33.4哈希函数及应用哈希函数（HashFunction）无论多大的数据，其散列值用固定长度的内容。两个散列值是相同的，我们就可以认为其对应的数据是相同的（注：此处不考虑碰撞性因素）。哈希函数运算是一种单向运算，无法从哈希值重新演算出原先的数据内容。43.4哈希函数及应用常见的哈希函数MD5：对任意大小的数据，经过运算后生成长度为128bits的二进制数据，应用中转换成32个十六进字符。SHA1：对任意大小的数据，经过运算后生成长度为160bits的二进制数据，应用中转换成40个十六进字符。SHA1有着比MD5更高的安全性，应优先采用SHA1算法53.4哈希函数及应用SHA1散列值运算（WinForm_MyCryptography）作业1.（1）输入不同的明文作测试，比较不同长度大小的明文生成的散列值是否相同？长度是否相同63.4哈希函数及应用SHA1散列值运算（WinForm_MyCryptography）使用哈希函数来加密密码7usernamepasswordyss123456usernamepasswordhashvalueyss7C4A8D09CA3762AF61E59520943DC26494F8941B3.4哈希函数及应用SHA1散列值运算（WinForm_MyCryptography）几种常见的破解密码的方法字典破解、暴力破解查表法首先将一些比较常用的密码的哈希值算好，然后建立一张表，密码越多，这张表就越大。当知道某个密码的哈希值时，只需要在该表中查找该哈希值，如果找到了就知道对应的密码了。83.4哈希函数及应用SHA1散列值运算（WinForm_MyCryptography）几种常见的破解密码的方法查表法9passwordhashvalue12340BD001563085FC35165329EA1FF5C5ECBDBBEEFadminD033E22AE348AEB5660FC2140AEC35850C4DA997password5BAA61E4C9B93F3F0682250B6CF8331B7EE68FD81234567C4A8D09CA3762AF61E59520943DC26494F8941Bpassword1234563.4哈希函数及应用SHA1散列值运算（WinForm_MyCryptography）加盐可以在密码中混入一段“随机”的字符串再进行哈希加密，这个被字符串被称作盐值。这使得同一个密码每次都被加密为完全不同的字符串。103.4哈希函数及应用SHA1散列值运算（WinForm_MyCryptography）作业1.（2）输入明文与Salt，记录散列值将明文与Salt值拼接在一起，再求散列值，与步骤1做对比，散列值相同吗？（依次尝试密码在明文前、在明文后）113.4哈希函数及应用数据损坏校验应用案例12用户A用户B数据数据哈希值

哈希算法数据哈希值哈希值

哈希算法

如果哈希值匹配，说明数据有效

用户A发送数据和哈希值给用户

B3.4哈希函数及应用哈希校验程序应用案例（作业1.（3））拖拽同一份文件至窗口，依次选择MD5、SHA1校验类型，复制哈希值至记事本文档进行比较。重命名步骤①中的文件，再重复以上操作，对比哈希值是否有发生变化。选择同一个校验类型（MD5或SHA1），删除步骤①中文件的一部分内容并另存为，与原文件分别拖拽至窗口，比较哈希值。133.4哈希函数及应用小结通过上述哈希函数应用的操作测试，我们可以看到，不同大小的数据或文件，在同一种哈希函数计算后获得了相同长度的“信息指纹”。“信息指纹”（散列值）可以广泛地应用数据校验、身份识别等信息安全鉴别。14第3章密码学应用3.1编码3.2密码学概述3.3古典密码3.4哈希函数及应用3.5对称密码3.6公钥密码3.7压缩文件加密与破解153.5对称密码体制基本概念明文、密文加密、解密、加密密钥、解密密钥加密密钥和解密密钥相同，或实质上等同；解密算法就是加密算法的逆运算163.5对称密码体制异或异或（XOR）是一个数学运算符，它应用于逻辑运算。异或的数学符号为“⊕”，计算机符号为“XOR”。最基本的运算法则为：如果A、B两个值不相同，则异或结果为1；如果A、B两个值相同，异或结果为0。17异或逻辑真值表3.5对称密码体制异或作业（1.（4））打开计算器调到程序员模式进行异或操作验证181230000011110114560001110010004350001101100113.5对称密码体制异或（作业1.（5））使用工具软件WinForm_MyCryptography，设置单字符密钥对明文作两次异或操作，判断结果是否一致。193.5对称密码体制异或（作业1.（6））尝试用程序实现异或操作（选做）203.5对称密码体制对称密码体制单钥密码体制、对称密码体制、传统密码体制保密性仅取决于对密钥的保密，而算法是公开的优点：高效通常用来加密带有大量数据的报文和文卷通信的信息，可实现高速加密算法不足：安全交换密钥问题及密钥管理复杂典型算法：DES、3DES、AES、SM1，4，7等国产密码213.5对称密码体制

223.5对称密码体制

233.5对称密码体制

243.5对称密码体制

25PC1选位表第8，16，…，64位为奇偶校验位，实际上使用的密码长度是56比特。3.5对称密码体制

26LS移位表PC2选位表3.5对称密码体制

27

3.5对称密码体制

283.5对称密码体制

293.5对称密码体制密码函数fP交换：每个S盒输出4位，共32位，作为P变化的输入，P的功能是对输入进行置换。3016720212912281711523265183110282414322739191330622114253.5对称密码体制

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3.5对称密码体制三重DES算法解决DES密钥过短的问题，使用两个密钥执行三次DES算法。加密方式是在两个密钥的控制下实施加密—解密—加密的过程。3213.5对称密码体制对称加密算法案例演示（作业1.（7））输入明文与8字符密钥，依次进行D