密码学概述1.1引言课件.ppt

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1、密码学,第一章 密码学概述,1.1 密码学发展概况,密码术一词最早起源于希腊语，其含义包含“隐藏”和“书写”两方面的内容。Cryptography (or cryptology; from Greek , hidden, secret; and , graphein, writing, or -, -logia, study, respectively),1.1 密码学发展概况,使用密码的目的：把信息转换成一种隐藏的方式并阻止其他人得到它。,传统密码应用领域：军事和外交。,（一） 古典密码（从古代到1949年）（二） 近代密码学（从1949年到1975年）（三） 现代密码学（从1976年至今）

2、,1.1 密码学发展概况,（一）古典密码（1949年以前）,1.1 密码学发展概况,主要特点：手工编制，效率低下，安全性差。,（一）古典密码（1949年以前）,密码学的起源可以追溯到4000年前,1.1 密码学发展概况,1.1 密码学发展概况,（一）古典密码（1949年以前）,1.1 密码学发展概况,公元前404年，古希腊斯巴达国使用皮条缠棒密码为战争服务,（一）古典密码（1949年以前）,1.1 密码学发展概况,公元前1世纪，古罗马皇帝凯撒使用有序的单表代替密码凯撒密码为战争服务,c = (m+k) modq,其中q=26, k=3, m是明文字符, c是对应的密文字符,据考证，腓尼基字母主

3、要是依据古埃及的图画文字制定的。在古埃及，“A”是表示“牛头”的图画；“B”是表示“家”或“院子”的图画；“C”和“G”是表示“曲尺”的图画；“D”是表示“门扇”的图画；“E”是表示一个“举起双手叫喊的人”的图画；“F”、“V”、“Y”是表示“棍棒”或“支棒”的图画；“H”是表示“一节麻丝卷”的图画；“I”是表示“展开的手”的图画；“K”是表示“手掌”的图画；“M”是表示“水”的图画；“N”是表示“蛇”的图画；“O”是表示“眼睛”的图画；“P”是表示“嘴巴”的图画；“Q”是表示“绳圈”的图画；“R”是表示“人头”的图画；“S”和“X”是表示“丘陵地”或“鱼”的图画；“T”是表示“竖十字型”的图

4、画；“Z”是表示“撬”或“箭”的图画。公元前2世纪时，拉丁字母已包括了这23个字母。后来，为了雕刻和手写的方便，并为了使元音的“V”和辅音的“V”相区别，便把原来的“V”的下方改成圆形而定为元音“U”；又把两个“V”连起来变出了一个做辅音用的“W”，这个“W”的出现已是11世纪的事了。后来人们又把“I”稍稍变化而另创出一个辅音字母“J”。这样，原来的23个字母再加上“U”、“W”、“J”三个字母，就构成了26个字母的字母表了。中世纪时，拉丁字母基本定型，后世西方文字（当然也包括英文）都是由它演变而来。,（一）古典密码（1949年以前）,1.1 密码学发展概况,公元前11世纪，周武王时姜尚用的“

5、阴符”的符契（采用不同尺寸的竹签代替不同的通信内容）具有密码的雏形,（一）古典密码（1949年以前）,1.1 密码学发展概况,北宋时期(9601127)，军队中出现了军用通信密码表。如宋代曾公亮编纂的武经总要“字验”中，记述了以杜甫的望岳诗作为密钥，实行字与军用短语互代进行军事秘密通信的小型字典密码（如岱（1）请弓，神（14）攻城，阳（17）追敌等），在作战中以这首诗的40个汉字代表当时军队中必用的40个军用短语，分别代表40种情况或要求，已具有密本体制的特点。,望岳 杜甫 岱宗夫如何？齐鲁青未了。 造化钟神秀，阴阳割昏晓。 荡胸生层云，决眦入归鸟。 会当凌绝顶，一览众山小。,（一）古典密码（

6、1949年以前）,1.1 密码学发展概况,1412年，波斯人G.S.卡勒卡尚迪在其主编的百科全书中，载有利用语言特征和字母频率来破译密码的方法。 1466年，佛罗伦萨人L.B.艾伯蒂发表了现存的最早密码学论文，论述了利用字母频率进行密码破译的技术以及对抗这种技术的新体制多表代替。 1863年，普鲁士人F.W.卡西斯基在其所著密码和破译技术一书中，提出了反复多表代替的破译方法。 1883年，荷兰人K.克尔克霍夫出版军事密码学一书，阐述了密码学应遵循的原则，提出了“秘密必须完全寓于密钥之中”的观点。,（一）古典密码（1949年以前）,1.1 密码学发展概况,19世纪末电报机的发明，极大地提高了信息

7、传输效率，这种速度上的优势使得军事通讯进入一个崭新的时代。但无线电通信是一把双刃剑，速度快却容易被截获，为了掩蔽大量的通信信息，密码技术得以广泛应用并迅速发展。 电报机在1832年俄国外交家希林制作出了用电流计指针偏转来接收信息的电报机，1837年6月英国青年库克获得了第一个电报发明专利权，1835年美国画家莫尔斯经过3年的钻研之后，第一台电报机问世，莫尔斯成功地用电流的“通”“断”和“长断”来代替了人类的文字进行传送，这就是鼎鼎大名的莫尔斯电码。,（一）古典密码（1949年以前）,1.1 密码学发展概况,20世纪前半期发生的两次世界大战，对密码学的发展起到了巨大的推动作用。 从理论方面看，第

8、一次世界大战前，密码学重要的进展很少出现在公开文献中，第一次世界大战后，陆续出现一些密码学公开文献，如Friedman于1918年发表重合指数及其在密码中的应用等。同样作为战时工作的产物，Shannon于1949年发表保密系统的通信理论，该文奠定了密码学的理论基础。,1.1 密码学发展概况,从实际情况看，密码编制和密码破译在两次世界大战中得以迅速发展。如第一次世界大战中的密码破译事件齐默尔曼电报等，第二次世界大战中的密码破译事件恩尼格玛、紫密等。,（一）古典密码（1949年以前）,1.1 密码学发展概况,（一）古典密码（1949年以前）,齐默尔曼电报,1917年1月17日密电被截获； 1月23

9、日密电被破译,1.1 密码学发展概况,1.1 密码学发展概况,（一）古典密码（1949年以前）,二战期间德国人使用的Enigma（恩尼格玛）转轮密码机,1.1 密码学发展概况,（一）古典密码（1949年以前）,发明人：亚瑟谢尔比乌斯,1918年：申请专利,1925年：批量生产,1926年：德军装备 “恩尼格玛”,德军战车里装备的恩尼格玛密码机,1.1 密码学发展概况,德国海军U型潜艇,1.1 密码学发展概况,破译恩尼格玛的功臣波兰三杰,1.1 密码学发展概况,马里安雷耶夫斯基(1905-1980),亨里克佐加尔斯基（1906-1978）,杰尔兹罗佐基(1909-1942),（19121954）

10、,破译恩尼格玛的功臣阿兰图灵(Alan Turing),“计算机之父”“人工智能之父”“破译之父”,1.1 密码学发展概况,1.1 密码学发展概况,（一）古典密码（1949年以前）,二战期间日本人使用的Purple （紫密）,1937年研制成功，装备于日本海军。,1.1 密码学发展概况,1.1 密码学发展概况,（二）近代密码学（从1949年到1975 年）,1949年，Shannon发表保密系统的通信理论，从理论高度探讨了密码保密问题，奠定了密码学的理论基础。,“美国数学家”“信息论之父”“现代密码学先驱”,（19162001）,1.1 密码学发展概况,（二）近代密码学（从1949年到1975

11、 年）,1967年，Kahn收集整理了两次世界大战的大量史料，出版了破译者一书，对密码学的历史作了相当完整的记述，为密码技术的公开化、大众化拉开了序幕。此后，密码学文献慢慢地但却源源不断地开始涌现。,1.1 密码学发展概况,（三）现代密码学（从1976 年至今）,1976年，美国国家标准局公布联邦信息处理标准数据加密标准（DES），这是国际上第一个被公布出来的标准算法。1976年11月，Diffie和Hellman发表 “密码学的新方向” ，提出了适应网络保密通信的公钥密码思想，开创了公钥密码学的新纪元。 20世纪70年代以来，随着微电子技术、通信技术及计算机技术的发展，以实际保密为准则，以计

12、算复杂性理论为基础的现代密码学日趋成熟。,1.1 密码学发展概况,（三）现代密码学（从1976 年至今）,20世纪70年代以来，密码学的发展日新月异，随着AES、NESSIE等为代表的密码标准化进程的推进以及相关攻击、差分攻击、线性攻击、区分攻击、代数攻击等攻击方法的相继出现，密码学的理论逐渐走向成熟。近年来，又陆续出现了混沌密码、生物密码、量子密码等。有关 20世纪70年代以来的密码发展情况，我们在今后的学习中将逐步介绍。,2密码编码学与网络安全William Stallings 著，电子工业出版社,5现代密码学陈鲁生，沈世镒编著，科学出版社,3应用密码学Bruce Schneier 著，机械工业出版社,4密码学导引冯登国，裴定一编著，科学出版社,1.1 密码学发展概况,参考书目,1应用密码学手册(加)Alfred J.Menezes，Paul C.van Oorschot，Scott A.Vanstone 著，胡磊，王鹏等译，电子工业出版社,Thank You !,