text: 现代密码学第1章:现代密码学概论
  当今社会已经进入信息时代，密码是与信息相关的。
  信息:指语言、文字、数据、图象、符号等，它使人们 了解社会上的各种现象、变化以及相互关系等。
  信息的传递或广播，往往需要除合法的授权者外，不让其他任何人知道，这就引发了所谓的秘密通信。
  秘密通信的手段基本上可分为两类: •信道保护(传递信息的载体称为信道):如信使传递、 密写、缩微摄影、专线电话、突发式通信等; •密码保护:如电报加密、传真加密、语音加密、图象加密，计算机数据加密等。
  密码学(cryptology)是一门研究密码保护通信手段的科学，属于应用数学的范畴， 包括加密理论与解密理论。
  密码技术(Cryptography)-把可理解的消息变换成不可理解消息，同时又可恢复原消息的方法和原理的一门科学或艺术。
  密码学 技术可以使消息的内容对(除发送者和接收 者以外)的所有人保密. 甲和乙两个人在不安全的信道上进行通信，而他们的敌人丙不能理解他们正在通信的内容。
  保密通信系统加密器 解密器 通信双方采用保密通信系统可以隐蔽和保护需要发送的消息，使未授权者不能提取信息。
  发送方将要发送的消息称为明文(plaintext) 明文被变换成看似无意义的随机消息，称为 密文(ciphertext)，这种变换过程称为加密 (encipher/encode) 其逆过程，即由密文恢复出原明文的过程称为解密(decipher/decode)。
  密码员对明文进行加密时所采用的一组 规则称为加密算法(Encryption)。
  传送消息的预定对象称为接收者，接收 者对密文进行解密时所采用的一组规则称为 解密算法(Decryption)。
  10加密和解密算法的操作通常都是在一组 密钥控制下进行的，分别称为加密密钥和解密密钥(key 传统密码体制所用的加密密钥和解密密钥相同，或实质上等同，即从一个易于得出 另一个，称其为单钥或对称密码体制。
  若加密密钥和解密密钥不相同，从一个 难于推出另一个，则称为双钥或非对称密码 体制。
  密钥是密码体制安全保密的关键，它的产生和管理是密码学中的重要研究课题。
  11在信息传输和处理系统中，除了预定的接收者外，还有非授权者，他们通过各种办法(如搭线窃听、电磁窃听、声音窃听等) 来窃取机密信息，称其为截收者。
  截收者虽然不知道系统所用的密钥，但 通过分析可能从截获的密文推断出原来的明 文或密钥，这一过程称为密码分析，从事这一工作的人称为密码分析员，研究如何从密 文推演出明文、密钥或解密算法的学问称为 密码分析学(cryptanalysis /codebreaking) 12对一个保密通信系统采取截获密文进行 分析的这类攻击称为被动攻击。
  现代信息系统还可能遭受的另一类攻击是主动攻击，非法入侵者、攻击者或黑客 主动向系统窜扰，采用删除、增添、重放、 伪造等窜改手段向系统注入假消息，达到利己害人的目的。
  这是现代信息系统中更为棘手的问题。
  一般m′m。
  如果m′=m，则分析成功。
  就是说，从截获的密文或某些已知的明文密 文对，要决定密钥或任意明文在计算上是不可行的。
  密码学的分类:•密码编码学. 设计和研究密码通信系统，使其传递的信息具有很强的保密性和认证性的学科。
  •密码分析学. 研究如何从密文推出明文、密钥或解密算法的学科。
  •密钥管理学. 研究密钥的产生、分配、存贮、传递、装入、丢失、销毁以及保护等内容的学科。
  对于每一个k 2126 (小写的26个英文字母)25 9726 mod 9726 mod 取k=10，明文:good 密文:hppe g(103) o(111) d(100) 22 原理来分类 单密钥 双密钥 流密码 分组密码 密码体制从原理上可分为两大类， 即单钥体制和双钥体制。
  23 单钥体制的加密密钥和解密密钥相同。
  采用单钥体制的系统的保密性主要取决于密 钥的保密性，与算法的保密性无关，即由密 文和加解密算法不可能得到明文。
  24 25 密钥可由发送方产生然后再经一个安全可靠的途径(如信使递送)送至接收方，或由第三方产生后安全可靠地分配给通信双方。
  27 双钥体制是由Diffie和Hellman于1976年 首先引入的。
  采用双钥体制的每个用户都有一对选定的密钥:一个是可以公开的，可以像电话号码一样进行注册公布;另一个则是秘密的。
  28 密码分析学是指在没有加密密钥的情况下,攻击密文的过程 目标:就是要从密文得到明文或者由已知的条件得到密钥。
  1、唯密文攻击(ciphertext only --只知道算法与一些密文--利用统计方法 --需要能够识别明文 2、已知明文攻击(knownplaintext ---知道一些明文/密文对---利用已知的明文密文对进行攻击 3、选择明文攻击(chosenplaintext ---能够选择明文并得到响应的密文---利用算法的结构进行攻击 4、选择密文攻击(chosenciphertext ---能够选择密文并得到对应的明文---利用对算法结构的知识进行攻击 31攻击者对密码系统的4种攻击类型中， 类型的划分由攻击者可获取的信息量决定。
  其中，最困难的攻击类型是惟密文攻击， 这种攻击的手段一般是穷搜索法，即对截获 的密文依次用所有可能的密钥试译，直到得到有意义的明文。
  只要有足够多的计算时间 和存储容量，原则上穷搜索法总是可以成功 32但实际中，任何一种能保障安全要求的实用密码都会设计得使这一方法在实际上是不可行的。
  敌手因此还需对密文进行统计测试分析， 为此需要知道被加密的明文的类型，比如英文文本、法文文本、MD-DOS执行文件、 Java源列表等。
  33惟密文攻击时，敌手知道的信息量最少， 因此最易抵抗。
  又如， 一个公司开发的程序的源代码中，可能在某个标准位置上有该公司的版权声明。
  35如果攻击者能在加密系统中插入自己选择的明文消息，则通过该明文消息对应的密 文，有可能确定出密钥的结构，这种攻击称为选择明文攻击。
  选择密文攻击是指攻击者利用解密算法， 对自己所选的密文解密出相应的明文。
  36还有两个概念值得注意。
  第一，一个加密算法是无条件安全的， 如果算法产生的密文不能给出惟一决定相应 明文的足够信息。
  此时无论敌手截获多少密 文、花费多少时间，都不能解密密文。
  第二，Shannon指出，仅当密钥至少和 明文一样长时，才能达到无条件安全。
  也就是说除了一次一密方案外，再无其他加密方案是无条件安全的。
  37因此，加密算法只要满足以下两条准则 之一就行: 满足以上两个准则的加密算法称为计算上安全的。
  无条件安全(unconditionalsecurity) 由于密文没有泄露足够多的明文信息，无论计算能力有多大，都无法由密文唯一确定明文。
  计算安全(computationalsecurity ---在有限的计算资源条件下，密文不能破解。
  (如破解的时间超过地球的年龄) 39 假设的时间表:40 Key size(bits) Time (1us/test) Time(1us/10^6test) 32 35.8mins 2.15 msec 40 6.4days 550 msec 56 1140yeas 10.0 hours 64 ~500000yeas 107 days 128 5*10^24yeas 1018 years Shamir)线性分析 42 起源起源. 发展过程 发展过程. 分为四个阶段: 手工或简单机械密码时期(公元前五世纪~1900年 机械和机电密码时期(;电子密码时期(1950年~1970年); 计算机密码时期(1970年~现在); (将来或者可能到来所谓的量子密码时期) 43 44 从密码产生的那天起，密码编码和密码破译的斗争一刻 也没有停止。
  作为使用密码的一方，将自己的机密信息隐蔽在密码之中，努力设法保护密码的安全，使其免遭对方的窃取和破坏 ;作为破译密码的一方，却千方百计地侦收、截获或破坏对方的密码通信，通过破译密码而获取情报。
  双方在相生相克的斗争中此消彼长，不断地提高各自的密码研制技术，结果大大促进了密码学的发展。
  45 密码编码和密码破译的斗争是一种特殊形式的斗争， 这种斗争的一个重要特点是它的隐蔽性。
  A地有个人甲想把一个东西带给B地的乙，但是他又不想让带东西的人知道所带的东西(假定东西是用 箱子装起来，并且箱子可以上锁) 试考虑怎样带这个东 保密电话48 英德密码战:二战中，英国破开德国的ENIGMA密码机一事于1974年公开，此事件导致 •美国参战 •德国被迫用陆、海、空三军进攻英国 •在得知德军某精锐部队缺乏燃料且能源供给部队没 跟上时，及时打击它 49 被英军破译，却没有及时更换，这样导致•珍珠港事件(1941年12月7日) •中途岛事件(1942年6月3日) •山本五十六之死事件(近战•以色列中东得逞(1976年) •马岛战争(1982年) •美轰炸利比亚首都(1985年) •海湾战争(1990年) •科索沃战争(国际上各国之间的窃密与反窃密斗争相当激烈。
  友好归友好,背后的间谍活动照样搞 52 一、密码学日益受到各国的高度重视二、重视密码学的原因 三、密码应用技术的现状和发展趋势 四、密码理论研究的现状与发展趋势 53 密码学是一门内容十分丰富的综合性边缘学科，它正处在方兴未艾的发展时期，信息社会的今天是密码学发展 的黄金时代。
  目前，世界上各国尤其是发达国家相当重视 密码的发展。
  美国总统里根在美国密码大楼落成仪式上对 密码工作者这样讲:“如果没有你们艰苦的工作，我们只能耳聋眼瞎地处在世界上。”由此可以想象出美国对密码 工作重视的程度。
  •人力(在美国的联邦机构、政府部门、各公司、商业、 银行、大学和研究单位都有一批从事密码研究的人员。)•资金和设备 •密码学空前发展的主要表现 54 美国驻苏联大使馆为何重建
  密码由专门的机构(军队和政府)走向民间(商业和私人)。
  56 从历史看:军事、政治和外交的需要。
  从近代看: 通信量剧增的需要 计算机发展的需要 集团和个人利益的需要 57 信息是人类的财富，是人们活动的资源。
  因为: 网络是计算机发展的必然趋势, 而联网必须 考虑加密密码手段有效地防止了计算机犯罪 计算机中数据信息需要(软硬件)保护 59集团:电视、新闻、卫星航天技术及各社会团体。
  个人:信用卡、私人信件等。
  60广泛性 深入性 美国的“三化两统一”政策 我国密码通信的发展趋势 其它 61 各种信源:报文，数据，语音，图象等。
  各种网络:LAN，ISLN，ISDN等。
  各种用户:军事，外交，政治，商业，银行， 政府，集团，公司，个人等。
  各种密级:绝密，机密，秘密，敏感等。