《信息安全》第14章 数据加密技术.pptx

数据加密技术

引子——“密码女神”王小云

引子王小云出生于山东诸城，1983年考入山东大学数学系；1993年，从山东大学数学系博士毕业后留校任教。在攻读博士期间，时任中科院院士、山东大学校长潘承洞看中了王小云在数字方面的过人天赋建议她学习密码学。密码学就像是信息安全大门的钥匙，谁掌握了这把钥匙，就可以随意出入这扇大门。对于一个国家来说，没有这把钥匙的掌控权，就相当于没有信息安全。面对自己陌生的领域，王小云也曾经历重重困难；但她没有选择放弃，而是选择了坚持。凭借着多年的学习、积累，再加上自己超高的数学天赋，王小云硬生生地完成了从“0-1”的转变。博士毕业后，她只用了5年时间便破解了国际上著名的HAVAL-128?和RIPEMD两项顶级加密算法，后来，她又独立破解了SHA-0，与密码学专家安东尼·茹几乎同一时间完成。这时的她，又将目标瞄准了密码学领域的最高山峰：MD5和SHA-1。

引子当时，国际上发展最快、最先进的网络密码当属美国，可以说在这门领域中他们一直处于垄断地位。“MD5算法”便是美国当时一手打造的，也是在国际上最流行的一种；在很长的一段时间里都被认为最安全的加密体系，一直没有人攻破过。甚至有美国人称：“想要破解MD5根本就不可能，即使最强大的计算机也需要100年。”但是，王小云迎难而上，潜心研究。2004年，王小云带着自己的团队参加了国际密码大会。会议上，王小云宣布自己的团队发现了MD5、HAVAL-128、MD4和RIPEMD四大国际著名密码算法的漏洞。当她的研究被证明真实之后，全世界都为之震惊了。毕竟美国的MD5算法从没有人攻破过，在王小云破解MD5之前，已有美欧顶级密码专家研究破译了15年，仍然没法攻破。自从王小云破译了MD5密码算法之后，美国胆战心惊！MD5密码算法的破解意味着他们的国家安全被中国人撕破了一个缺口。美国在惊讶的同时立刻更换了其他的密码系统。也是从这个时候开始，我国破译界开始在国际上崭露头角，王小云也自然成为国际知名的破译专家。虽然MD5算法破解了，可是美国还有另外一种更加复杂的算法SHA-1，函数专家多伯丁曾说这算法没有人会破解超过40步。不过，多伯丁如此的豪言壮语最终被王小云打破，破解MD5算法后，王小云想要挑战更加复杂的算法，美国SHA-1成为王小云的破译对象。在次年的世界公钥加密算法大会上，王小云再次语惊四座，宣布：破译了美国觉得天衣无缝的SHA-1。至此，王小云连续两次破解了美国国安局使用的全球最安全的密码MD5和SHA-1。这次，王小云让美国国安局心服口服，出于国家安全，美国政府不得不宣布未来五年全部停用SHA-1密码算法，意味着美国需要耗费大量时间、财力来研发新一套密码算法。

本章思维导图

密码学概述Part1

密码学概述阴符/阴书斯巴达棒

密码学概述ENIGMA密码机“炸弹”系统

密码学概述密码学（Cryptology）是一门研究信息系统安全保密的科学，包含了密码编码学（Cryptography）和密码分析学（Cryptanalysis）两个分支。密码编码学是研究如何对信息进行编码以实现信息隐蔽和保护的科学密码分析学则是研究如何分析破译密码的科学。

密码学基本概念加密（Encryption，记为E）明文（Plaintext，记为P）密文（Cipertext，记为C）解密（Decryption，记为D）明文加密密文解密明文

密码学基本概念加密解密是两个相反的数学变换过程-------算法为了有效控制加密解密过程需要一组参与变换的参数------密钥密钥用K表示，加密密钥-------Ke，解密密钥-------Kd加密过程：C=E(P,Ke)解密过程：P=D（C，Kd）

信息保密系统通信模型明文加密密文密文解密明文加密密钥Ke解密密钥Kd传输

密码学的发展历程信息的保密性取决于算法的保密性030102密码学发展古典密码学信息的保密性取决于密钥的保密性现代密码学信息的保密性取决于数学问题求解的困难性公钥密码学

古典密码Part2

古典密码的核心代换置换代换是指将按照一定的规则将明文中的字符替换成为其他字符得到密文，用这种方法得到的密文所包含的字符往往与明文不同。置换指的是按照一定的规则重新排列明文得到密文，用这种方法得到的密文所包含的字符与明文完全相同，只是结构发生变换。

单表代换——恺撒密码明文ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ密文DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC假设明文信息为：SECURITY那么密文信息为：VHFXULWB

单表代换——恺撒密码明文字母ABCDEFGHIJKLM位置序号0123456789101112密文字母DEFGHIJKLMNOP位置序号3456789101112131415明文字母NOPQR