密码学第一次课

1、密码趣谈,计算机系 李 莉 lili_ abcd1234,饮食密码，健康密码，风水密码 ？ 刷银行卡、登录计算机、登录电子邮箱、登录论坛、登录QQ ？,密码是什么？,密码？ 口令,i love you,LORYHBRX,00001110011011100111101100011101010010111001001010111100101011100001101001100101100111000010111001100101011000000100001100011001,CLUPQYUM,明文,密文,算法+密钥,凯撒密码、仿射密码、DES,课程内容简介,密码技术是信息安全的关键技术之一。 密

2、码技术是一门古老的技术，大概自人类社会出现战争便产生了密码。战争和科学技术的进步推动了密码学的发展。计算机和计算机网络的广泛应用，电子政务、电子商务的发展给密码学开拓了广泛的应用空间，从而使密码学进入了空前繁荣的阶段。 本课程是面向全校各专业学生开设的一门公共选修课程。课程教学立足于信息安全知识体系的框架之下，讲授密码学的历史、现状及展望未来技术，以及基本的密码学理论和应用技术。,课程基本要求,了解密码学的发展历史、现状，理解古典密码、序列密码、分组密码、公钥密码、数字签名、密钥管理等主要知识，掌握密码学系统相关的一些重要概念，熟悉密码学技术在日常生活中的应用。,教材及参考书籍,教材,参考书籍

3、,课程安排,学时：16学时 时间：13-20周，周三第四大节,密码导论,通信是人类社会的重要活动之一。 保密通信的两种基本方法：密码术和隐写术。,现代密码学,信息隐藏和数字水印,密码学要解决的基本问题: (1) 信息的保密传输和存储问题; (2) 信息的认证问题。,例: 我收到你写给我1封信,那么我问: -信的内容是否被改动? -是否真是你写的信? -是否真是写给我信? -有没有人看过这封信？,密码学能够解决的问题,信息系统的安全与保密问题； 电子商务、电子政务中的安全和保密问题； 银行系统、证券系统、保险系统等的安全问题； 商品、票据、信用卡等的防伪与审核问题。,密码学的发展,1949年之前

4、 密码学是一门艺术 19491975年 密码学成为科学 1976年以后 密码学的新方向公钥密码学,密码学已经成为结合物理、量子力学、电子学、语言学等多个专业的综合科学，出现了如“量子密码”、“混沌密码”等先进理论，在信息安全中起着十分重要的角色。,凯撒的密信,凯撒又被称为凯撒大帝，是杰出的军事统帅、政治家，被视为罗马帝国的奠基者。他曾经出任高卢总督，花了8年时间征服了高卢全境（基本就是现在的法国），公元前44年，凯撒遭到众多元老院成员暗杀身亡 。,盖乌斯尤利乌斯恺撒,明文：caesar,密文：fdhvdu,他的高卢战记中包含了第一次有史料记载的加密信息的使用的事例 。,密码学基本概念,明文(p

5、laintext) 密文(ciphertext) 加密算法(encryption algorithm) 解密算法(decryption algorithm) 密钥(key),明文：caesar,密文：fdhvdu,C=Ek(P),P=Dk(C),密码技术发展的3个时期,古典密码时期 从古代到19世纪末，长达几千年 纸、笔或简单器械实现的代替和换位 通信手段：信使 近代密码时期 从20世纪初到20世纪50年代，即一战及二战时期 手工或电动机械实现的复杂的代替或换位 通信手段：电报通信 现代密码时期 从20世纪50年代初至今 分组密码、序列密码及公开密钥密码，有数学理论基础 通信手段：无线通信、有

6、线通信、计算机网络等,古典密码,换位密码 列换位密码 周期换位密码 代替密码 单表代替密码 多表代替密码,列换位密码,将明文序列以矩阵m*n方式写出，再按密钥指示逐列写出每列字符而得到密文的加密方法。,明文：are you a student,密钥：3 4 2 1,密文：yearsaouedtuzznt,解密密钥：4 3 1 2,周期换位密码,将明文按密钥长度分组，每组中的字符按密钥K中的数字的指示位置进行换位的一种加密方法。,明文：can you understand,密钥：4 3 1 2,cany ouun ders tand,4312 4312 4312 4312,nyac unuo r

7、sed ndat,P:,K:,C:,古典密码,换位密码 列换位密码 周期换位密码 代替密码 单表代替密码 多表代替密码,建立一个明-密文对照表，加密时依次将需要加密的明文字符通过查表替换为相应的密文字符。,单表代替密码,加密时没有密钥参与，一个明文字符永远用固定的一个密文字符代替。 凯撒密码是单表代替密码的典型实例。,数学描述：P(明文)，C(密文)，E(加密变换)，D(解密变换),设a=0，b=1，c=2，x=23，y=24，z=25,则： C=E(P)=(P+3)mod26,P=D(C)=(C-3)mod26,(a+3)mod26=3=d,(c-3)mod26=(-1)mod26=25=z

8、,单表代替密码字典密码,针对汉字加密设计的一种特殊的单表代替密码。 常用一级汉字3400多个，二级汉字有6700多个。 字典密码：每个汉字用4位数字进行编码，按照字典的方式印制成一本书的形式。,简介区位码,1980年，为了使每一个汉字有一个全国统一的代码，我国颁布了第一个汉字编码 的国家标准： GB2312-80信息交换用汉字编码字符集基本集，这个字符集是我国中文信息处理技术的发展基础，也是目前国内所有汉字系统的统一标准。 国标码是一个四位十六进制数，区位码是一个四位的十进制数，每个国标码或区位码都对应着一个唯一的汉字或符号，但因为十六进制数我们很少用到，所以大家常用的是区位码，它的前两位叫做

9、区码，后两位叫做位码。 汉字库分布情况如下： 一级汉字 10-55区 （3755个最常用的汉字，按拼音次序排列） 二级汉字 56-87区 （3008个汉字，按部首次序排列） 三级汉字 1-9区 空闲未用 10-15区,例1: 汉字和符号的区位码(单表代替),2211,2277,多表代替密码,加密时有密钥参与，且明密对照表有若干个，加密时根据密钥的指示使用不同的明密对照表加密。 这样同一个明文字符可由不同的密文字符来代替。,Vigenere（维吉尼亚）密码,以16世纪法国密码学家Blaise de Vigenere的名字命名。,原理：对给定的明文字符和密钥，以明文为列号，以密钥为行号查表所得的字符即为对应的密文。 如果密钥长度比明文短时，密钥可周期性地重复使用。,维吉尼亚密码的代替表为,明文字母,密钥字母,密钥字母 为 d , 明文字母为 b 时,查表得密文字母 为 e,Vigenere（维吉尼亚）密码举例,明文：this is the plaintext 密钥：hold,明文字符为列号，密文字符为行号,古典密码,换位密码 列换位密码 周期换位密码 代替密码 单表代替密码 多表代替密码,思考：Vigenere密码的解密过程。,思考：换位密码和代替密码有什么弱点，如何破解？,密文：wsm yvw