【密码学】第二章 密码学的基本概念

1、密码学定义

密码编制学和密码分析学共同组成密码学

• 密码编制学：研究密码编制
• 密码分析学：研究密码破译

2、密码体制的五个组成部分

• 明文空间M，全体明文的集合
• 密文空间C，全体密文的集合
• 密钥空间K，全体密钥的集合。每一个密钥K由加密密钥Ke和解密密钥Kd组成，即K=
• 加密算法E，一族由M到C的加密变换
• 解密算法D，一族由C到M的解密变换

3、密码体制的构成

4、密码体制的分类

从加密钥与解密钥是否相等划分：

• 传统密码/对称密码/但密钥密码
  Ke=Kd
  典型密码：DES AES SM4 ZUC RC4
• 公开密钥密码/非对称密码/双密钥密码
  Ke≠Kd
  且由Ke不能计算出Kd
  于是可将Ke公开，这样也不会危害Kd的安全
  典型密码：RSA ELGAMAL ECC

从密钥的使用方式划分：

• 序列密码
  明文、密文、密钥以位（字符）为单位加解密
  核心密码的主流
  典型密码：RC4 祖冲之密码ZUC

• 分组密码
  明文、密文、密钥以块（分组）为单位加解密
  商用密码的主流
  典型密码：DES AES SM4

5、密码分析 三个方法四个类型

攻击密码的方法分为三个：穷举共计、数学攻击、物理攻击
根据利用数据资源分为四种类型：

• 仅知密文攻击
• 已知明文攻击：明文+密文->k
• 选择明文攻击：选择明文，获得相应的密文
• 选择密文攻击：选择密文，获得相应的明文。攻击公钥，特别是数字签名。

6、古典密码包括两个方法

置换密码：把明文中的字母重新排序，字母本身不变，位置改变

经不起明文攻击。

代替密码：构造一个或多个密文字母表，然后用密文字母表中的字母或字母组来代替明文字母或字母组，字母或字母组相对位置不变，本身改变。

• 单表代替密码
  加法密码：穷举攻击 密钥有25个
  

  乘法密码：要求k与n互素；穷举攻击 密钥有φ(26)个
  
  加密：y=ax mod p
  解密：x=ya逆 mod p

  仿射密码：加法密码和乘法密码相结合，要求k与n互素，且不允许同时有k1=1，和k0=0
  
  加密：y=ax+b mod p
  解密：x=（y-b）a逆 mod p

• 多表代替密码Vigenre密码 为了掩盖单表代替密码的缺点（具有统计特征）

• Hill密码——多字母代换
  
  

7、一次一密

• 密钥真正随机
• 密钥至少和明文一样长
• 一个key只用一次

8、其他知识

• 掌握信息安全数学基础
  φ(26)欧拉函数
• 线性代数矩阵运算
  逆矩阵