导图社区 密码学基本理论
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密码学基本理论
密码学基础
密码学的组成
密码编码学:研究信息变换以实现安全保护
密码分析学:研究通过密文获取明文信息
密码学相关法律
《中华人民共和国密码法》自2020年1月1日起实施
《中华人民共和国电子签名法》自2005年4月1日起施行
密码学概念
明文:需要保护的消息
密文:加密后的消息
加密:明文变换成密文的过程
解密:密文恢复成明文的过程
加密算法:加密过程的操作规则
解密算法:解密过程的操作规则
密钥:控制加密和解密过程的参数
密码安全分析
攻击类型
唯密文攻击:只有密文可用
已知明文攻击:已知明文-密文对
选择明文攻击:可选择明文并获取密文
密文验证攻击:判断密文是否合法
选择密文攻击:可选择密文并获取明文
密码体制分类
私钥密码/对称密码体制
特点:加密和解密使用相同密钥
常见算法:DES、3DES、AES、RC4/5、IDEA
公钥密码/非对称密码体制
特点:使用不同密钥进行加密和解密
常见算法:RSA、Elgamal、ECC、背包算法、Rabin、DH
混合密码体制
结合对称密钥和公钥加密的优点
操作示意图:对称密钥加密消息,公钥加密对称密钥
对称加密算法
DES
数据加密标准,分组加密算法
特点:速度快,密钥易产生,有效密钥长度56位
3DES
三重数据加密算法
特点:使用DES进行三次加密-解密-加密操作
IDEA
国际数据加密算法
特点:混合使用不同代数群中的运算
AES
高级加密标准
特点:支持不同长度的密钥,安全性高
RC4/5
流加密算法
特点:加密速度快,适用于WIFI
非对称加密算法RSA
RSA算法概述
发明者:Ronald Rivest、Adi Shamir、Leonard Adleman
应用:保护网络通信和数据存储的机密性、完整性、真实性和不可否认性
依赖RSA的协议:SSH、OpenPGP、S/MIME、SSL/TLS
RSA三种模式
加密模式:确保数据的秘密性
认证模式:确保数据的真实性
混合模式:确保数据的秘密性和真实性
RSA相关数学基础
欧拉函数:计算小于n且与n互素的正整数个数
欧几里得算法:求最大公约数
同余:整数除以m的余数相等
乘法逆元:求解ax=1(mod n)的x值
RSA计算步骤
选择大素数p和q,计算n和p(n
选择e,计算d,确保ed=1(mod p(n
加密运算:C=Me mod n,解密运算:M=Cd mod n
RSA计算案例
选定素数p和q,计算n、p(n)和公钥、私钥
明文加密成密文,密文解密成明文
Hash算法、数字签名、PKI与数字证书、密钥管理与安全协议、密码学网络安全应用
Hash算法
用于数据完整性校验
数字签名
用于验证消息的来源和完整性
PKI与数字证书
公钥基础设施,提供身份验证和数据加密
密钥管理与安全协议
确保密钥的安全分发和管理
密码学网络安全应用
应用密码学原理保护网络安全