量子算法与量子密码导论 课件 第1章 绪论_第1页
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文档简介

量子算法与量子密码导论量子线路模型

一古典密码二现代密码三量子计算对现代密码的影响四后量子时代密码本章内容

1.1古典密码古典密码学设计主要有两大基本方法，分别为置换和代换。置换：将明文字母保持不变，但顺序被打乱。典型的置换密码是移位密码，将原文中的所有明文字母都在字母表上向后（或向前）按照一个固定数目进行偏移后得出密文。“恺撒密码”就是典型的移位密码。代换：明文字母被替换，但顺序保持不变。代换密码又可进一步分为单表代换、多表代换和多字母代换。典型的代换密码包括维吉尼亚密码、普莱费尔密码等。古典密码设计1.1古典密码频率分析在密码学中，频率分析是指研究字母或者字母组合在文本中出现的频率。无论在何种自然语言体系当中，不同的文字单位都有其特定的出现频率，这个特征一般表现在长篇幅、有意义的文字序列中。以英文为例，出现频率最高的字母是e，其次是t、a、o…..找到出现频率最高的符号，假设为e并将原符号替换

找到含有e的单词，根据语言学基础尝试判断其是否可能为明文中一个合理的单词将得到新的假设重复类似步骤2的操作，直至密码破译。如果步骤2-3无法实施，则考虑将出现频率最高的符号假设为t（按照频率表从高到低依次假设），重复步骤2、3直至密码破译。1.1古典密码完善保密系统（一次一密）1.2现代密码私钥密码学

序列密码：对数据流进行连续处理的一类密码，通过密钥序列生成器产生与明文消息相同长度的密钥流序列，通过密钥流序列与明文消息流序列的异或操作完成加解密。典型序列密码包括：RC4算法、A5算法、ZUC算法等分组密码：将明文消息序列划分成固定长度的组，每组分别在密钥的控制下变换成等长的密文序列。分组密码的设计原则主要包括混淆与扩散。典型分组密码包括：AES、SM4等

杂凑函数的定义：将任意长的消息M映射为较短的、固定长度的一个值H(M)。杂凑函数H一般是公开的，需要满足单向性、抗碰撞性和抗第二原像碰撞性。典型杂凑函数包括：MD5、SHA-1、SHA-3等1.2现代密码公钥密码学明文消息密文消息密文消息公钥私钥公钥加密算法1.2现代密码公钥密码学Diffie-Hellman(DH)密钥交换协议1.2现代密码公钥密码学密钥封装机制1.2现代密码公钥密码学数字签名方案1.2现代密码公钥密码学

安全协议是建立在密码算法基础之上的高互通协议，为计算机网络和通信系统的安全需求提供直接的解决方案,是构建安全信息系统的基本要素,也是信息与网络安全的关键技术。常用的安全协议包括TLS、IKE、SSH等。1.3量子计算对现代密码的影响Shor量子算法Grover量子算法Simon算法BHT算法1.3量子计算对现代密码的影响密码算法类型功能量子计算的影响AES对称密码学加密更长的密钥SHA-2，SHA-3对称密码学杂凑函数更长的摘要输出RSA公钥密码学签名密钥建立不再安全ECDSA,ECDH（椭圆曲线密码学）公钥密码学签名密钥建立不再安全DSA（有限域密码学）公钥密码学签名密钥建立不再安全1.4后量子时代密码

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