（不定期更新）应用密码学笔记
简称为“大网安数”。
密码学概述
现代密码学四性：机密性，完整性，鉴别和不可抵赖性。
三个时期为：古典密码（算法保密），近代密码（密钥保密）和现代密码时期。
对密码系统的攻击：唯密文攻击，已知明文攻击，选择明文攻击，选择密文攻击。
Kerckhoffs原则：安全性只取决于密钥的保密，而不是算法。否则是“受限制的密码算法”。
安全性分类：无条件安全性，计算安全性，可证明安全性。
密码算法的功能：加密，杂凑，数字签名，身份鉴别，密钥协商。
私钥用于签名，公钥用于验证。
作业（p14）：
1-1，1-2，1-4，1-6，1-7
古典密码
单表替代密码
Caesar
仿射密码
密钥短语密码
把密钥放在最前面，剩余字母排在密钥后作为替换表。
缺点
词频分析。
多表替代密码
Vigenere
Hill
其中
优缺点：
- 对抗唯密文攻击，密钥空间大。
- 易受已知明文攻击与选择明文攻击。
OTP (Vernam)
不能重复使用密钥，理论上不可破译。
playfair
密钥字母去重，放在前面，剩下字母接上，i/j占一个空，排成5*5的矩阵。
对明文两两分组（记为p1 p2），如果：
- 如果在同一行，那么密文就是明文靠右的字母。（最右的右边就是左边第一个）
- 如果在同一列，那么密文就是明文靠下的字母。（同理）
- 如果都不是，那么取另一个对角线作为密文，原文与对应密文的行相同。
- 如果相同（或剩一个），则在中间（右边）插一个约定的字母x。
链式密码算法
利用一个明文加密的结果作为下一个明文加密密钥。
缺点：误码扩散。
置换密码
周期置换
密钥规定了位置的置换。
属于Hill的特例，即属于线性变换的密码。
列置换密码
把明文按行填入矩阵，密钥规定以列读取的顺序。
转轮机密码
不考。
作业：
2.1 2.4 2.5 2.7 2.8 2.10 2.11 2.13 2.14 2.15
分组密码
设计原则
- 扩散原则：明文每一位影响密文尽可能多的位，密文每一位被尽可能多的明文影响。
- 混乱原则：敌手获得明文和密文也无法求出密钥的任意信息。
- 软件设计：使用子块和简单的运算。
- 硬件实现：尽量使用规则的结构。
若
则是幂等密码体制，如仿射密码、置换密码等。 迭代密码体制必须是非幂等的。
典型结构
- SPN结构：扩散更快速，但是加密和解密不相似。
- Feistel结构：加密解密相似，扩散慢一些（至少需要两轮才能改变输入的每一位）。
DES
安全性完全依赖于密钥保密。
密钥 64 位（8 位用于奇偶校验）
步骤：
- 明文IP置换。
的 扩展得到 （32 -> 48）：把 分成8块，每块记为 到 ，然后 前面加上前一块的 ， 后面加上后一块的 . - 对
加上校验位（8的倍数），通过 PC-1得到C[0]和D[0]，左移一位得到C[1]和D[1]，通过PC-2得到48位. 盒变换（48 -> 32）：不同的块是不同的 盒，取 到 作为 盒的行， 作为 盒的列，查表得到的值作为密钥块。（重点） 盒变换。 - 与
异或以后得到 ，便完成了一轮迭代。 - 经过 16 次迭代后再经过一次IP逆置换。
优点：
- 加密解密结构相同。
- 强度高。
改进：三重DES。
分组密码的工作模式
- ECB：每块明文加密成相应的密码块，最后不足64 bit的部分用随机串补全。（本身是一种大的单字母替换）
- CBC（常用）：当前明文块在加密之前要与前面的密文块进行异或，需严格保密初始向量。
- CFB：按比分组小得多的单位进行加密，密文依赖于前面所有明文。
- OFB：在块内部进行反馈。（易受篡改）
- CTR：可并行、预处理，可产生较好的伪随机数序列。
如何选择：
- 安全性
- 高效性
- 功能