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=<Ke,Kd>
• 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：
  1、传统密码、对称密码、单密钥密码
  Ke=Kd
  典型密码：DES，AES，SM4，ZUC，RC4
  2、公开密钥密码/非对称密码/双密钥密码
  Ke不等于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：
  1、序列密码
  明文、密文、密钥以字符（位）为单位加解密
  核心密码的主流
  典型密码：RC4，祖冲之密码ZUC
  2、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：穷举攻击、数学攻击、物理攻击
• 根据利用数据资源分四种类型：
  1、仅知密文攻击
  2、已知明文攻击：明文+密文->K
  3、选择明文攻击：选择明文，获得对应的密文
  4、选择密文攻击：选择密文，获得对应的明文。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。经不起已知明文攻击。
  

• 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
  1、加法密码p33 穷举攻击 密钥有25个
  
  2、乘法密码p33 要求k与n互素；穷举攻击 密钥有26的欧拉函数个
  
  3、仿射密码 加法密码和乘法密码的结合，要求k与n互素，0<k0<n，且不允许同时有k1=1和k0=0
  

• p34 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
  

要求：会判断矩阵是否可逆、会求逆矩阵

7、“一次一密”：1、密钥真正随机 2、密钥至少和明文一样长 3、一个key只能用一次