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1、第2章密码学基础l学习要点：了解密码学的基本概念了解密码系统的定义、安全条件及其分类了解信息安全模型了解密码体制的基本内涵21密码学相关概念密码学相关概念l密码学是密码编码学和密码分析学的统称 l密码编码学通过变换消息使其保密的科学和艺术 l密码分析学在未知密钥的情况下从密文推演出明文或密钥的艺术 密码概念l明文作为加密输入的原始信息，即消息的原始形式 l密文明文经加密变换后的结果，即消息被加密处理后的形式 l密钥是参与密码变换的参数 l加密算法是将明文变换为密文的变换函数，相应的变换过程称为加密，即编码的过程 l解密算法是将密文恢复为明文的变换函数，相应的变换过程称为解密 密码分析分类l唯密
2、文攻击（Ciphertext only）破译者已知：加密算法、待破译的密文 l已知明文攻击（Known plaintext）破译者已知：加密算法、一定数量的密文和对应的明文 l选择明文攻击（Chosen plaintext）破译者已知：加密算法、选定的明文和对应的密文l选择密文攻击（Chosen ciphertext）破译者已知：加密算法、选定的密文和对应的明文l选择文本攻击（Chosen text）破译者已知：加密算法、选定的明文和对应的密文、选定的密文和对应的明文 唯密文攻击已知明文攻击选择明文攻击选择密文攻击分析l唯密文攻击是最困难的l上述攻击的强度是递增的l一个密码体制是安全的，通常是
3、指在前三种攻击下的安全性22密码系统密码系统l概念：用于加密与解密的系统是明文与加密密钥作为加密变换的输入参数，经过一定的加密变换处理以后得到的输出密文，由它们所组成的这样一个系统 密码系统的安全条件l密码系统的安全性只寓于密钥，通常假定算法是公开的l这要求加密算法本身非常强壮破译算法分级l全部破译（total break）：密钥l全部推导（global deduction）：替代算法l实例推导（instance deduction）：明文l信息推导（information deduction）：获取有关密钥或明文的信息衡量攻击方法的复杂性l数据复杂性（data complexity）攻击所需
4、要输入的数据量l处理复杂性（processing complexity）通常用攻击所需时间来衡量l存储需求（storage requirement）攻击所需数据存储空间的大小评价密码体制安全性的三个途径 l计算安全性计算量 l可证明安全性数学难题 l无条件安全性无穷资源下的安全性（不存在）一个密码系统实际安全的条件l 每一个加密函数和每一个解密函数 都能有效地计算l破译者取得密文后将不能在有效的时间或成本范围内破解出密钥或明文l一个密码系统是安全的必要条件：穷举密钥搜索将是不可行的密码系统的分类l明文变换到密文的操作类型代替、换位（变换）l所用的密钥的数量单密钥、双密钥l明文被处理的方式分组密
5、码（DES 64位、AES128位）流密码（每次加密一个比特位或一个字符）23安全模型安全模型l网络传输中的信息安全动态数据的安全网络安全模型l计算机系统中的信息安全静态数据的安全网络访问安全模型网络通信安全模型网络访问安全模型24密码体制密码体制l对称密码体制l非对称密码体制传统密码体制对称密码算法的优、缺点l优点：加/解密处理速度快、保密度高等。l缺点：l如何把密钥安全地送到收信方，是对称密码算法的突出问题。对称密码算法的密钥分发过程十分复杂，所花代价高l多人通信时密钥组合的数量会出现爆炸性膨胀，使密钥分发更加复杂化l通信双方必须统一密钥，如果发信者与收信人素不相识，这就无法向对方发送秘密
6、信息了l存在数字签名困难问题 公钥密码体制（非对称密钥体制）（密码学的伟大革命）公开密钥密码体制的优、缺点l优点：l网络中的每一个用户只需要保存自己的私有密钥。密钥少，便于管理l密钥分配简单，不需要秘密的通道和复杂的协议来传送密钥l可实现数字签名l缺点：加密、解密处理速度相对较慢，同等安全强度下所要求的密钥位数多一些公开密钥密码体制与常规密码体制的比较 分类对称密码体制非对称密码体制运行条件加密和解密使用同一个密钥和同一个算法用同一个算法进行加密和解密，而密钥有一对，其中一个用于加密，另一个用于解密发送方和接收方必须共享密钥和算法发送方和接收方每个使用一对相互匹配、而又彼此互异的密钥中的一个安全条件密钥必须保密密钥对中的私钥必须保密如果不掌握其他信息，要想解密报文是不可能或至少是不现实的如果不掌握其他信息，要想解密报文是不可能或者至少是不现实的知道所用的算法加上密文的样本必须不足以确定密钥知道所用的算法、公钥和密文的样本必须不足以确定私钥保密方式基于发送方和接收方共享的秘密（密钥）基于接收方个人的秘密（私钥）基本变换面向符号（字符或位）的代替或换位面向数字的数学函数的变换适用范围消息的保密主要用于短消息的保密（如对称密码算法中所使用密钥的交换）或认证、数字签名等