2021-2022-1学期20212416《网络空间安全专业导论》第九周学习总结

chapter02 密码学基础

2.1密码学概述

2.1.1密码的起源

• 古代岩画
• 古文字的形成
• 古代隐写术
• 古代战争密码
• 达·芬奇密码筒

2.1.2古典密码

• 代换密码
  • 单表代换————凯撒密码
  • 多表代换————维吉尼亚密码
    维吉尼亚密码通过采用“关键字”或“关键技术”来决定代换表的选用顺序
    • 如何提高安全性
      • 打乱表格方阵的逻辑顺序
      • 引入更加复杂的关键字
    • 优点：有相对复杂的密钥
  • 多字母代换————普莱费尔密码
    将明文中的双字母组合作为一个单元，并将这些单元转换为密文的双字母组合
• 置换密码（移位密码）
  保持明文的所有字符不变，只是利用置换打乱了明文字符的位置和次序，也就是说它改变了明文的结构
  • 栅格换位
  • 矩形换位
• 弗纳姆密码
  一次一密密码的安全性完全取决于密钥的随机性
  • 难点：
    • 产生大规模的随机密钥有困难
    • 密钥的分配和保护存在困难

2.1.3机械密码

• ENIGMA密码机
• 其他机械密码机：
  • Type X Mark Ⅲ
  • SIGABA 密码机
  • PURPLE 密码机

2.1.4现代密码学

• Shannon“保密通信理论”奠定了现代密码理论的基础
• 1.保密通信系统的数学模型
  运用概率统计对信息进行数学描述和分析
• 2.正确区分信息隐藏和信息保密
• 3.密码系统与通信系统的对偶性
• 4.Shannon信息论时现代密码理论的基础
• 5.公钥密码学的“教父”————Shannon
• 6.密码技术分支与Shannon信息论
• 7.量子密钥分发与Shannon信息论

2.1.5密码学面临的挑战

• 云计算/存储对密码学的新挑战
• 大数据对密码学的新挑战
• 物联网对密码学的新需求
• 新型计算机对密码学的新挑战
• 区块链技术对密码学的新挑战

密码学基本概念

• 保密学是研究信息系统安全保密的科学。它包两个分支，即密码编码学和密码分析学。密码编码学是对信息进行编码实现隐蔽信息的一门学问，而密码分析学是研究分析破译密码的学问，两者相互对立，而又互相促进地向前发展。

2.2.1密码体制的分类

• 单钥密码体制
• 双钥密码体制：将加密和解密的能力分开，因而可以实现多个用户加密的消息只能由一个用户解读，或只能由一个用户加密消息而使多个用户可以解读

2.2.2密码分析

• 穷举攻击法
• 数学攻击法
• 物理攻击

2.2.3密码学理论基础

• 整数分析
• 模运算
• 有限域
• 欧几里得算法
• 中国剩余定理
• 椭圆曲线

2.2.4国内外密码算法概览

• 序列密码
• 分组密码
• 公钥密码
• 国产密码

2.3密码学新进展

2.3.1身份基公钥密码

• 身份基公钥密码
• 身份基加密
• 身份基签名
• 身份基公钥密码的优缺点

2.3.2属性基公钥密码

• 属性基加密
• 属性基签名
• 属性基公钥密码的相关研究

2.3.3 同态密码

• 同态密码技术的应用
• 同态密码技术的优缺点

2.3.4抗量子密码

• 基于生物的DNA密码
• 基于数学的抗量子密码
• 基于格的密码算法构造
• 基于纠错编码的密码
• 基于多变量的密码

2.3.5轻量级密码

• 轻量级密码的特性
• 轻量密码的设计
• 轻量密码的性能评估
• 轻量密码的研究现状

2.4

2.4.1密码理论

• 密码理论基础
• 对称密码设计与分析
• 公钥密码设计与分析
• 密码协议设计与分析
• 新型密码设计与分析

2.4.2密码工程与应用

• 密码芯片设计
• 密码模块设计
• 密码技术应用

2.4.3密码安全防护

• 密码系统安全防护
• 抗攻击安全防护
• 密码系统测评

2.4.4量子密码

• 量子计算
• 量子密钥分配
• 量子密码协议

2.4.5 密码管理

• 密码管理理论与方法
• 密码管理工程与技术
• 密码管理政策与法治