《现代密码学基础》课件

现代密码学基础密码学是一门古老而重要的学科，在现代社会中扮演着至关重要的角色本课件将介绍现代密码学的核心概念、算法和应用密码学的定义和发展历程123定义起源现代密码学密码学是一门研究如何将信息隐藏和保密码学起源于古代，最早用于军事通信现代密码学发展于20世纪中期，随着护的科学它涉及到信息加密、解密、和外交活动公元前2000年的古埃及计算机技术的进步，密码学得到了广泛数字签名和密钥管理等技术人就使用了象形文字来加密信息应用，并成为信息安全领域的重要基础信息安全概述信息安全的目标安全威胁保护信息完整性、保密性和可用性包括黑客攻击、病毒、恶意软件、防止信息被窃取、篡改或破坏网络攻击等，可能会导致信息泄露、系统瘫痪或数据丢失安全措施包括密码学、访问控制、防火墙、入侵检测等，旨在降低安全风险，保障信息安全对称密码系统定义特点应用场景对称密码系统中，加密和解密•速度快对称密码广泛应用于数据加密、使用相同的密钥这个密钥是身份验证、数字签名等领域，•效率高发送方和接收方之间共享的秘例如，银行交易系统、网络安•安全性依赖于密钥的保密密信息全软件、个人信息保护性对称密码的基本性质密钥共享加密和解密算法公开速度快对称密码中，发送方和接收方使发送方使用密钥加密明文，接收对称密码的加密和解密算法是公对称密码加密和解密速度快，适用相同的密钥来加密和解密信息方使用相同密钥解密密文，恢复开的，安全性依赖于密钥的保密用于需要实时处理的大量数据明文性算法DESDES DataEncryption Standard是一种对称密钥分组密码算法，于1977年被美国政府采纳为联邦数据加密标准它使用56位密钥对64位数据块进行加密和解密DES算法被广泛应用于各种应用中，包括银行卡交易、电子邮件加密等DES算法已经被证明不再足够安全，其密钥长度过短，容易被暴力破解因此，目前大多数应用都使用更强大的算法，例如AES算法算法AES高级加密标准（AES）是一种对称分组密码算法，由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年采用AES已被广泛应用于各种安全应用中，包括银行卡支付、数据加密和网络安全128192256密钥长度密钥长度密钥长度公钥密码系统非对称加密公钥公开12使用一对密钥，分别称为公钥公钥可供任何人使用，而私钥和私钥由拥有者私密保管信息加密数字签名34用公钥加密的信息只能用对应用私钥签名，用公钥验证签名的私钥解密是否合法算法RSARSA算法基于公钥密码体制非对称加密公开密钥用于加密公开分享私钥用于解密保密密钥生成选择两个大素数计算模数和欧拉函数加密明文幂运算模数取余解密密文幂运算模数取余数字签名基本原理数字签名使用私钥对消息进行加密生成的哈希值，用于验证消息的完整性和真实性哈希函数将任意长度的消息转换为固定长度的哈希值，保证信息摘要的唯一性验证使用公钥解密数字签名，并将结果与消息的哈希值进行比较，确保信息完整性和发送者的身份真实性数字签名算法DSADSA是一种数字签名算法，用于验证数字签名的真实性和完整性DSA算法基于有限域上的离散对数问题，提供较高的安全性和可靠性在网络安全中，DSA广泛应用于数字证书、电子邮件签名、软件验证等领域，保障信息安全和数据完整性密钥管理技术密钥生成和存储密钥分发和访问控制密钥轮换和销毁密钥备份和恢复生成随机密钥，使用安全加密算控制密钥访问权限，确保只有授定期更换密钥，避免密钥泄露带对密钥进行备份，防止密钥丢失，法存储密钥权用户才能访问密钥来的安全风险确保系统正常运行证书和体系PKI证书12PKI数字证书是身份验证和信任的公钥基础设施（PKI）是一个完关键，它包含公钥和其他信息，整的体系结构，用于管理数字由受信任的证书颁发机构签发证书、密钥和信任关系，确保安全通信和数据交换证书管理应用场景34PKI提供证书申请、验证、更新PKI在电子商务、身份验证、数和撤销等管理流程，确保证书字签名和安全通信等领域广泛的可靠性和安全性应用，确保安全、可靠和可信的交易和交互密码协议定义主要类型密码协议是指由双方或多方共同执行的一系列操作，目的是实现安•密钥交换协议全的通信或数据交换•数字签名协议•身份验证协议•数据加密协议密码分析和密码攻击密码分析密码攻击密码分析是指破解密码系统的过程，密码攻击是指利用密码分析的原理研究密码系统的弱点，寻找攻击方和方法，对密码系统进行攻击，试法图获取密钥或明文信息攻击类型常见的密码攻击类型包括穷举攻击、字典攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击等哈希函数单向性抗碰撞性哈希函数是单向的，无法从哈希值反推原始数据对于不同的输入数据，哈希函数应该产生不同的哈希值雪崩效应快速计算输入数据发生微小改变，哈希值会发生显著改变哈希函数应该能够快速计算出哈希值，以满足实际应用需求算法MD5MD5算法是一种哈希函数，生成128位哈希值广泛用于文件完整性校验和数字签名等领域12816位字节哈希值长度哈希值长度322^128字符可能性哈希值长度哈希值冲突概率算法SHASHA-1SHA-256SHA-512160位哈希值256位哈希值512位哈希值安全性较高安全性更高安全性最高SHA算法是目前应用最广泛的哈希算法之一该算法家族包含多种变体，如SHA-

1、SHA-256和SHA-512等SHA算法的安全性较高，被广泛应用于数字签名、消息认证等领域随机数生成真随机数伪随机数基于自然现象或物理过程产生例如，大气噪声、热噪声、放射通过算法生成，使用种子值和数学公式产生随机数序列例如，线性衰变等性同余生成器LCG等算法不可预测，难以重复，但生成速度较慢可预测，可重复，但速度快，且可以生成较长的随机数序列抗拒攻击设计安全策略安全机制安全监控漏洞修复采取多层防御措施，例如身份验使用可靠的密码学算法，例如实时监控系统活动，及时发现和定期更新系统和软件，修复已知证、访问控制和数据加密AES和RSA，以确保数据的机阻止潜在的攻击行为的安全漏洞，并进行安全测试密性和完整性密码系统设计原则安全性高效性抵御各种攻击，如攻击，密码分析，攻击等，确提供高效的加密和解密操作，满足实际应用需求保机密性和完整性易用性可扩展性设计易于理解和使用的接口，方便用户操作能够适应不断变化的安全需求，支持未来扩展密码应用案例分析密码学应用于各种场景，确保数据安全和隐私保护例如，电子商务网站使用加密技术保护用户支付信息；社交媒体平台使用数字签名验证用户身份；银行系统使用密钥管理技术管理用户的银行卡信息密码学的应用不仅保障了网络安全，也推动了信息技术的快速发展国家密码管理体系密码管理机构法律法规

11.

22.国家密码管理局负责密码工作的组织、协调和监督管理《中华人民共和国密码法》等法律法规为密码管理提供法律依据密码标准认证评估

33.

44.制定和发布密码算法、密钥管理、密码应用等方面的标准对密码产品和服务进行安全评估和认证，确保其安全性密码算法标准化规范化密码算法提高安全性密码算法标准化可以确保不同系统标准化的密码算法经过严格评估和之间相互兼容，促进安全应用的广测试，可以增强安全性，降低漏洞泛使用风险促进技术发展标准化推动密码技术进步，促进密码算法的迭代和改进，提升安全水平密码系统评估和测试安全评估功能测试评估密码系统的安全性，识别潜在漏洞和风险验证密码系统是否符合预期功能要求，保证其正常运行性能测试渗透测试测试密码系统的性能指标，例如速度、效率、稳模拟攻击者行为，测试密码系统的安全性，发现定性等潜在的漏洞密码系统的法律法规密码管理条例网络安全法

11.

22.中华人民共和国密码管理条例中华人民共和国网络安全法于于2019年1月1日起施行，规2017年6月1日起施行，对网定了密码的分类、管理、应用、络安全保护、密码应用、数据监督和法律责任等安全等方面进行了规定其他相关法律法规

33.此外，还有一些其他的法律法规涉及密码应用，例如《电子签名法》、《电子商务法》等未来密码技术趋势后量子密码同态加密后量子密码算法能抵抗量子计算机同态加密允许对加密数据进行直接攻击，未来将更广泛应用计算，促进云计算安全发展零知识证明区块链密码零知识证明技术可验证数据真实性，区块链技术中密码学应用，保障数不泄露任何信息，保护隐私字资产安全，提高可信度本课程知识总结密码学基础密码学应用本课程涵盖密码学基本概念、对称密码、公钥密码、数字签名、密课程强调了密码学在信息安全中的关键作用，并介绍了其在网络安钥管理、密码协议、密码分析等主题全、电子商务、身份认证、数据加密等方面的应用案例从密码学基础到现代密码算法，并讲解了相关应用场景通过学习本课程，学生将掌握密码学的基本原理和实践应用，为未来的信息安全研究和应用奠定基础参考文献和相关资源现代密码学网络安全计算机安全经典密码学书籍，深入探讨密码学原理和算涵盖网络安全技术和安全协议，包括密码学介绍计算机系统安全模型和安全机制，包括法应用密码技术。