文档介绍：第二讲对称密码-- --古典密码
一、内容提要
为什么需要密码
基本的概念和术语
密码学的历史
传统加密的古典技术
---代替密码
---置换密码

为什么需要密码
信息的存储:在公开的地方
信息的交换:使用非隐秘介质
信息的传输:通过不安全信道

基本概念
密码学(Cryptology): 是研究信息系统安全保密的科学。
密码编码学(Cryptography):主要研究对信息进行编码(压缩、保密和纠错),实现对信息的隐蔽。
密码分析学(Cryptanalytics):主要研究加密消息的破译或消息的伪造。

基本术语
消息被称为明文(Plaintext)。用某种方法伪装消息以隐藏它的内容的过程称为加密(Encryption),被加密的消息称为密文(Ciphertext),而把密文转变为明文的过程称为解密(Decryption)。
对明文进行加密操作的人员称作加密员或密码员(Cryptographer)。
密码算法(Cryptography Algorithm):是用于加密和解密的数学函数。
密码员对明文进行加密操作时所采用的一组规则称作加密算法(Encryption Algorithm)。
所传送消息的预定对象称为接收者(Receiver)。
接收者对密文解密所采用的一组规则称为解密算法(Decryption Algorithm).
二、传统密码体制
1、凯撒密表
•
加解密过程示意图

加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥的控制下进行的,分别称为加
密密钥(EncryptionKey) 和解密密钥(Decryption Key)。
Y
加密机
Alice
解密机
Bob
密钥源
Oscar
安全信道
X
X
K
加密通信的模型
密码学的目的:Alice和Bob两个人在不安全的信道上进行通信,而破译者Oscar不能理解他们通信的内容。
密码体制
密码体制:它是一个五元组(P,C,K,E,D)满足条件:
(1)P是可能明文的有限集;(明文空间)
(2)C是可能密文的有限集;(密文空间)
(3)K是一切可能密钥构成的有限集;(密钥空间)
*(4)任意k∈K,有一个加密算法eK∈E和相应的解密算法dK∈D,使得eK:
P C 和dK :C P 分别为加密解密函数,满足dk(ek(x))=x, 这里x ∈P。

密码算法分类-i
按照保密的内容分:
1)受限制的(restricted)算法:算法的保密性基于保持算法的秘密。
2)基于密钥(key-based)的算法:算法的保密性基于对密钥的保密。
密码算法分类-ii
基于密钥的算法,按照密钥的特点分类:
对称密码算法(symmetric cipher):又称传统密码算法(conventional cipher),就是加密密钥和解密密钥相同,或实质上等同,即从一个易于推出另一个。又称秘密密钥算法或单密钥算法。
非对称密钥算法(asymmetric cipher):加密密钥和解密密钥不相同,从一个很难推出另一个。又称公开密钥算法(public-key cipher) 。
公开密钥算法用一个密钥进行加密, 而用另一个进行解密。其中的加密密钥可以公开,又称公开密钥(publickey),简称公钥。解密密钥必须保密,又称私人密钥(private key)私钥,简称私钥。
密码算法分类-iii
1)按照明文的处理方法:
分组密码(block cipher):将明文分成固定长度的组,每个分组都用相同的密钥进行加密产生相同、输出也是固定长度的密文。
流密码(stream cipher):又称序列密码。序列密码每次加密一位或一字节的明文,然后用相关但不同密钥加密产生相应的密文,相同的明文分组由于在明文序列中的位置不同对应的密文不同,也可以称为流密码。
序列密码是手工和机械密码时代的主流。

密码学的历史
密码学的起源和发展(1)
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。

密码学的起源和发展(2)
1949年之前:古典密码(classical cryptography)
密码学还不是科学,而是艺术。
出现一些密码算法和加密设备。
密码算法的基本手段(substitution &permutation)出现,针对的是字符。
简单的密码分析手段出现。

密码学的起源
隐写术(steganography):通过隐藏消息的存在来保护消息。
隐形墨水;
字符格式的变化;
图像

Example-1
•(象形文字的修改)Mo