文章目錄
第一章 密碼學概論
信息安全（密碼編碼學：認證體制+保密體制）
1.信息安全基礎概念
攻擊的主要形式和分類：
主動攻擊：對數據流進行竄改或產生假的數據流
（1）中斷(阻止)：對系統可用性進行攻擊
破壞計算機硬件，網絡，或文件管理系統。如DoS，病毒等
（2）篡改：對完整性進行攻擊
修改文件中的數據(數據修改後存儲)，替換某一程序使其執行不同功能
修改網絡中傳送消息的內容等，比如中間節點對轉發的圖象進行了壓縮
（3）僞造：對真實性進行攻擊
在網絡中插入僞造的消息冒充消息發送者，在文件中插入僞造記錄等
安全攻擊的主要形式：
正常信息流
（1）中斷
（2）截取
（3）僞造
（4）篡改
（5）重放
2.深刻理解現代密碼學在網絡信息安全保障中的作用
3.網絡信息系統中的安全服務與密碼學算法的關係
第二章 密碼學基礎
1.密碼學的相關概念
密碼學分類：
(1)密碼編碼學
密碼分析學：研究如何分析或破解各種密碼編碼體制的一門科學
(2)密碼分析也稱爲密碼破譯，是指在密碼通信過程中，非授權者在不知道密鑰的條件下對密文進行分析，試圖得到明文或密鑰的過程。
密碼分析分類：
(1)唯密文攻擊（Ciphertext only）
破譯者已知：加密算法、待破譯的密文
(2)已知明文攻擊（Known plaintext）
破譯者已知：加密算法、一定數量的明文和對應的密文
(3)選擇明文攻擊（Chosen plaintext）
破譯者已知：加密算法、選定的明文和對應的密文
(4)選擇密文攻擊（Chosen ciphertext）
破譯者已知：加密算法、選定的密文和對應的明文
(5)選擇文本攻擊（Chosen text）
破譯者已知：加密算法、選定的明文和對應的密文、選定的密文和對應的明文
攻擊密碼體制的常用方法
(1)窮舉攻擊
(2)統計分析攻擊
(3)數學分析攻擊
2密碼學加密系統的五元組
明文，密文，密鑰，加密算法，解密算法。
3.對加密系統的攻擊類型（前四種）
1.已知明文攻擊 （知道一些名密文對）2選擇明文攻擊 （任意明文->密文）
3.唯密文攻擊 （只知道一些密文） 4選擇密文攻擊（任意密文->明文）
5.選擇文本攻擊（任意明文<->任意密文）
4.kerchkoffs原則
假設攻擊者是在已知密碼體制的前提下來破譯密碼系統的密鑰
o1883年Kerchkoffs第一次明確提出編碼原則：
加密算法應建立在算法的公開不影響明文和密鑰的安全
這一原則以普遍得到承認，稱爲判定密碼強度的衡量標準，實際上也稱爲傳統密碼和現代密碼的分界線
Kerchkhoffs假設：
--假定：密碼分析者知道對方所使用的密碼系統
-包括明文的統計特性，加密體制（操作方式，處理方法和加/解密算法），密鑰空間及統計特性
-不知道密鑰
成功的密碼分析不僅能夠恢復出消息明文和密鑰，而且能夠發現密碼體制的弱點，從而控制通信
在設計一個密碼系統時，目標是在Kerchkhoffs假設的前提下實現安全。
5.兩大密碼體制各自的優缺點並分析原因，各自的應用場景
| 優點/缺點 | 對稱密碼 | 公鑰密碼 |
|---|---|---|
| 優點 | 1.算法運算速度較快2.密鑰相對較短3.密文明文長度相同 | 1.密鑰分發管理比較簡單 2.支持數字簽名（解決了不可否認問題） |
| 缺點 | 1.密鑰分發需要安全的通道 2.密鑰量大，密鑰難於管理 3.難以解決不可否認問題 | 1.算法複雜，處理速度慢 |
第三章 古典密碼體制
1.理解“代替”和“置換”
2.能夠對使用古典密碼加密的密文進行破譯
第四章 分組密碼
1.理解分組密碼算法如何實現“擴散”和“混亂”的
eg:DES的E盒擴展S盒壓縮，一起引起引起雪崩效應
2.S-P網絡、雪崩效應
雪崩效應：
DES加密流程圖
3.DES（分組長度、迭代輪數、密鑰長度、S盒、P盒、加密思想）
分組長度：明文和密文爲64位分組長度
迭代輪數：每個組合先代換後置換，共16輪
密鑰長度：56位（64位-8位奇偶校驗位=56位），但存在弱密鑰，容易避開。
E盒：（E盒擴展S盒壓縮，一起引起引起雪崩效應）
S盒：（壓縮作用）
P盒：（進行位置置換）(原理：將1~32位的表代換成P盒對應的表)
4.3DES、AES主要特點
5.AES的字節代換和列混淆
AES流程圖
AES的基本運算：
（1）字節代換（AES的S盒）
（2）行位移
（3）列混淆
（4）輪密鑰加
（1）字節代換（AES的S盒）
功能：將一個字節代換爲S表對應的一個新字節
方法：把該字節的高4位作爲行值，低4位作爲列值
eg:輸入字節ox12，查s盒的第ox01行ox02列，得到值oxc9.
（2）行移位
列混淆eg:
（3）列混淆
（3）輪密鑰加
第六章
1.安全的哈希函數的性質和應用
哈希函數的性質：
1.可用於“任意”長度的消息
2.產生定長的輸出
3.對於給定的消息x，計算H（x）比較容易，用於硬件軟件均可實現
4.單向性
5.抗弱碰撞性
6.抗強碰撞性
hash 函數的重要應用：
1.數字簽名
2.數據完整性的保證
3.安全存儲口令
4.快速進行關鍵字查找
2.MD5和SHA1的主要特點
MD5的主要特點：
輸入：最大長度爲小於2^64位（2^64 -1位）的消息————>輸出：128位消息摘要
處理：輸入消息以512比的分組爲單位處理
SHA1的主要特點：
輸入：最大長度爲小於2^64位（2^64 -1位）的消息————>輸出：160位消息摘要
處理：輸入消息以512比的分組爲單位處理
3. 消息認證的目的和方法
消息認證的目的：
1.驗證消息的真實性(身份認證)，驗證消息的來源是真實的而不是冒充的
2.驗證消息的完整性（消息認證），檢查消息在傳送或存儲過程中是否被修改
4.認證函數的三種實現方法
1.基於消息加密的認證
2.基於消息認證碼(MAC)的認證
3.基於哈希函數的認證
5.能夠對一個認證協議進行分析
第八章 數字簽名
1.數字簽名要解決的問題
A發送消息給B：A（不可抵賴）——————>B（不可僞造）（不可重用）
(1)不可抵賴 (假如：A可以否認發過該消息，B無法證明A確實發了該消息)
(2)不可僞造 (假如：B僞造一個不同的消息，但聲稱是從A收到的）
(3)不可重用 (假如：簽名沒有和消息綁定)
eg:
問題的提出：
普通的報文鑑別能用來保護通信雙方免受任何第三方的攻擊,
然而, 它無法防止通信雙方互相攻擊
假定A發送一個經過鑑別的消息給B，雙方之間的爭議可能有多種形式：
1）B僞造一個不同的消息，但聲稱是從A收到的
2）A可以否認發過該消息，B無法證明A確實發了該消息
解決以上問題可以用數字簽名技術，它是對傳統筆跡簽名的模擬
傳統筆跡簽名：
一般認爲，傳統的手寫簽名具有以下特點：
1）手寫簽名是“不可僞造”的
2）手寫簽名是“不可抵賴”的
3）手寫簽名是“不可重用”的
數字簽名至少應該具有這些能力
2.數字簽名的安全模型、性質
3.RSA簽名算法以及存在的安全問題
如果不使用HASH函數
1.（存在性僞造）使用“已知消息攻擊”
利用RSA的乘法特性，可以進行如下攻擊
假設 y1=sigk(m1)和y2=sigk(m2) 是簽名者曾經簽署的有效簽名，
那麼 verk (m1m2 mod n, y1y2 mod n) = true
2. （選擇性僞造）利用“選擇消息攻擊”
假設攻擊者要對消息 m 僞造一個簽名，m=m1m2mod n。
假設攻擊者能請求籤名者爲 m1 和 m2 簽名(結果分別爲y1和y2)，
那麼， y1 y2 mod n 就是消息 m 的有效簽名
對抗攻擊的方法：使用HASH函數
私鑰簽名，公鑰驗證
4.ElGamal簽名算法以及主要的問題
5.特殊的簽名算法以及適應的應用場景
特殊的數字簽名：
不可否認簽名
盲簽名
代理簽名
羣簽名
環簽名
應用場景：
1. 爲了防止簽名的非法複製，產生了不可否認的簽名；（電子現金，加密貨幣）
2. 爲了保護信息內容的隱私，產生了盲簽名；
3. 爲了保護簽名者身份的隱私，產生了羣簽名和環簽名；（選舉投票）
4.爲了實現簽名權的安全傳遞，產生了代理簽名；
第九章 密碼協議
1.各種協議的特點，解決的問題
（1） 零知識證明
特點：
解決的問題：向別人證明擁有某個信息，但不需要透露該信息具體內容
(2)比特承諾
特點：
解決的問題：A想對B承諾一個比特，但暫時不能告訴B 承諾的信息，直到某個時間才公開車能諾；另一方面B可確信在A承諾後到公開前，A沒有改變承諾。
(3)公平投幣協議
特點：
解決的問題：網絡中實現公平投幣問題
(4)安全多方計算
特點：
解決問題：
第十章 密鑰管理
1.幾類密鑰的作用
主密鑰
密鑰加密密鑰
會話密鑰
2.密鑰的生成
3.密鑰的存儲
4.密鑰的分發
密鑰分配方法
（1）對稱密碼（雙方事先有相同密鑰）
（2）公鑰加密（基於公鑰）
（3）第三方（分配中心）
5.集中式密鑰分發
6.分佈式密鑰分發（DeffieHellman密鑰協商）
7.爲什麼要進行公鑰認證
公鑰的目錄需要保護，公鑰證書實現用戶公鑰的真實性
（部分素材來源於公開PPT,侵刪）