文档介绍：第2章密码学
娄海涛
2014-03-03
作业
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密码技术
密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变化的客观规律,应用于编制密码以保守通信秘密的,称为编码学;应用于破译密码以获取通信情报的,称为破译学,总称密码学。
密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段。依照这些法则,变明文为密文,称为加密变换;变密文为明文,称为脱密变换。
进行明密变换的法则,称为密码体制。指示这种变换的参数,称为密钥。它们是密码编制的重要组成部分。通常的密码体制采用移位法、代替法和代数方法来进行加密和解密的变换,可以采用一种或几种方法结合的方式作为数据变换的基本模式。密码体制分为私用密钥加密技术(对称加密)和公开密钥加密技术(非对称加密)。
密码学的目标
保障信息安全的重要手段
防止信息泄露和失密的有效措施
提高关键信息保密水平
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提纲
Hellman密钥交换
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密码学发展历史
古典密码
近代密码
现代密码
三个阶段:
1949年之前
密码学是一门艺术
1949~1975年
密码学成为科学
1976年以后
密码学的新方向——公钥密码学
现代密码学涉及数学(如数论、有限域、复杂性理论、组合算法、概率算法等)、物理学(如量子力学、现代光学、混沌动力学等)、信息论、计算机科学等学科。
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古典密码
起始时间:从古代到19世纪末,长达几千年
密码体制:纸、笔或者简单器械实现的简单替代及换位
通信手段:信使
例子:行帮暗语、隐写术、黑帮行话
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近代密码
起始时间:从20世纪初到20世纪50年代,即一战及二战时期
密码体制:手工或电动机械实现的复杂的替代及换位
通信手段:电报通信
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现代密码
起始时间:从20世纪50年代至今
密码体制:分组密码、序列密码以及公开密钥密码,有坚实的数学理论基础。
通信手段:无线通信、有线通信、计算网络等
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密码学的发展史
公元前5世纪,古希腊斯巴达出现了原始密码,是最早的换位密码。
公元前1世纪,恺撒(Caesar)密码。
公元9世纪,阿拉伯密码学家阿尔·金迪提出解密的频度分析方法,通过分析计算密文中字符出现的频率破解密码。
公元16世纪中期,法国外交官Blaise de Vigenere提出了著名的维吉尼亚密码(Vigenere cypher),这是一种多表加密的替换密码。
1863年,布鲁士上校卡西斯基(Kasiski)利用关键词长度破译维吉尼亚密码。
第一次世界大战中,英国破译密码机构“40号房间”破译了德国的“齐默尔曼电报”
1918年,美国数学家基尔伯特·维纳姆发明了一次性便笺密码。
二战中,德国人研制了“恩格玛(Enigma)”密码机。在英国,由语言学家、人文学者、数学家等组成的团队(包括电脑之父亚伦· 图灵Alan Mathison Turing),设计了人类历史上的第一部电脑来协助破译工作。
二战太平洋战场上,印第安纳瓦霍(NAWAHO)土语备用作美军密码,这是历史上从未被破译的密码。
1975年1月15日,美国国家标准局颁布了DES(数据加密标准)
1976年,美国斯坦福大学的Diffie和Hellman提出了公开密钥密码的思想
1977年,美国的Ronald Rivest、Adi Shamir和Len Adleman提出了第一个较为完善的公钥密码系统——RSA体制
1985年,英国牛津大学物理学家戴维·多伊奇(David Deutsch)突出量子计算机的设想
同年美国的贝内特()实现了量子密码的加密通信,证明量子密码的实用性。
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历史上的密码学
密码的历史十分悠久,大约在4000年以前,在古埃及的尼罗河畔,一位书写者在贵族的基碑上书写铭文时有意用加以变形的象形文字而不是普通的象形文字来写铭文,从而揭开了有文字记载的密码史。公元前5世纪,古斯巴达人使用了一种叫做“天书”的器械,这是人类历史上最早使用的密码器械。“天书”是一根用羊皮纸条紧紧缠绕的木棍,书写者自上而下把文字写在羊皮纸条上,然后把羊