1、密碼學認識與總結(jié)專業(yè)班級 信息112 學號 201112030223 姓名 李延召 報告日期 .在我們的生活中有許多的秘密和隱私，我們不想讓其他人知道，更不想讓他們?nèi)V泛傳播或者使用。對于我們來說，這些私密是至關(guān)重要的，它記載了我們個人的重要信息，其他人不需要知道，也沒有必要知道。為了防止秘密泄露，我們當然就會設(shè)置密碼，保護我們的信息安全。更有甚者去設(shè)置密保，以防密碼丟失后能夠及時找回。密碼”一詞對人們來說并不陌生，人們可以舉出許多有關(guān)使用密碼的例子?，F(xiàn)代的密碼已經(jīng)比古代有了長遠的發(fā)展，并逐漸形成一門科學，吸引著越來越多的人們?yōu)橹畩^斗。一、 密碼學的定義密碼學是研究信息加密、解密和破密的科學，

2、含密碼編碼學和密碼分析學。密碼技術(shù)是信息安全的核心技術(shù)。隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，密碼技術(shù)正在不斷向更多其他領(lǐng)域滲透。它是集數(shù)學、計算機科學、電子與通信等諸多學科于一身的交叉學科。使用密碼技術(shù)不僅可以保證信息的機密性，而且可以保證信息的完整性和確證性，防止信息被篡改、偽造和假冒。目前密碼的核心課題主要是在結(jié)合具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、提高運算效率的基礎(chǔ)上，針對各種主動攻擊行為，研究各種可證安全體制。密碼學的加密技術(shù)使得即使敏感信息被竊取，竊取者也無法獲取信息的內(nèi)容；認證性可以實體身份的驗證。以上思想是密碼技術(shù)在信息安全方面所起作用的具體表現(xiàn)。密碼學是保障信息安全的核心；密碼技術(shù)是保護信息安全的主要手

3、段。本文主要講述了密碼的基本原理，設(shè)計思路，分析方法以及密碼學的最新研究進展等內(nèi)容密碼學主要包括兩個分支，即密碼編碼學和密碼分析學。密碼編碼學對信息進行編碼以實現(xiàn)信息隱藏，其主要目的是尋求保護信息保密性和認證性的方法;密碼分析學是研究分析破譯密碼的學科，其主要目的是研究加密消息的破譯和消息的偽造。密碼技術(shù)的基本思想是對消息做秘密變換，變換的算法即稱為密碼算法。密碼編碼學主要研究對信息進行變換，以保護信息在傳遞過程中不被敵方竊取、解讀和利用的方法，而密碼分析學則于密碼編碼學相反，它主要研究如何分析和破譯密碼。這兩者之間既相互對立又相互促進。密碼的基本思想是對機密信息進行偽裝。二、密碼學的發(fā)展歷程

4、密碼學的發(fā)展歷程大致經(jīng)歷了三個階段：古代加密方法、古典密碼和近代密碼。1.古代加密方法（手工階段） 源于應用的無窮需求總是推動技術(shù)發(fā)明和進步的直接動力。存于石刻或史書中的記載表明，許多古代文明，包括埃及人、希伯來人、亞述人都在實踐中逐步發(fā)明了密碼系統(tǒng)。從某種意義上說，戰(zhàn)爭是科學技術(shù)進步的催化劑。人類自從有了戰(zhàn)爭，就面臨著通信安全的需求，密碼技術(shù)源遠流長。古代加密方法大約起源于公元前440年出現(xiàn)在古希臘戰(zhàn)爭中的隱寫術(shù)。當時為了安全傳送軍事情報，奴隸主剃光奴隸的頭發(fā)，將情報寫在奴隸的光頭上，待頭發(fā)長長后將奴隸送到另一個部落，再次剃光頭發(fā)，原有的信息復現(xiàn)出來，從而實現(xiàn)這兩個部落之間的秘密通信。 我國

5、古代也早有以藏頭詩、藏尾詩、漏格詩及繪畫等形式，將要表達的真正意思或“密語”隱藏在詩文或畫卷中特定位置的記載，一般人只注意詩或畫的表面意境，而不會去注意或很難發(fā)現(xiàn)隱藏其中的“話外之音”。比如：我畫藍江水悠悠，愛晚亭楓葉愁。秋月溶溶照佛寺，香煙裊裊繞輕樓2.古典密碼（機械階段）古典密碼的加密方法一般是文字置換，使用手工或機械變換的方式實現(xiàn)。古典密碼系統(tǒng)已經(jīng)初步體現(xiàn)出近代密碼系統(tǒng)的雛形，它比古代加密方法復雜，其變化較小。古典密碼的代表密碼體制主要有：單表代替密碼、多表代替密碼及轉(zhuǎn)輪密碼。3.近代密碼（計算機階段）密碼形成一門新的學科是在20世紀70年代，這是受計算機科學蓬勃發(fā)展刺激和推動的結(jié)果?？?/p>

6、速電子計算機和現(xiàn)代數(shù)學方法一方面為加密技術(shù)提供了新的概念和工具，另一方面也給破譯者提供了有力武器。計算機和電子學時代的到來給密碼設(shè)計者帶來了前所未有的自由，他們可以輕易地擺脫原先用鉛筆和紙進行手工設(shè)計時易犯的錯誤，也不用再面對用電子機械方式實現(xiàn)的密碼機的高額費用?？傊?，利用電子計算機可以設(shè)計出更為復雜的密碼系統(tǒng)20世紀中葉以前, 由于條件所限, 密碼技術(shù)的保密性基于加密算法的秘密, 因此稱之為古典密碼體制或受限的密碼算法。盡管古典密碼體制受到當時歷史條件的限制, 沒有涉及非常高深或者復雜的理論, 但在其漫長的發(fā)展演化過程中, 已經(jīng)充分表現(xiàn)出了現(xiàn)代密碼學的兩大基本思想一“ 代替” 和“換位” ,

7、 而且還將數(shù)學的方法引人到密碼分析和研究中。這為后來密碼學成為系統(tǒng)的學科以及相關(guān)學科的發(fā)展莫定了堅實的基礎(chǔ)。密碼學真正成為科學是在19世紀末和20世紀初期，由于軍事、數(shù)學、通訊等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，特別是兩次世界大戰(zhàn)中對軍事信息保密傳遞和破獲敵方信息的需求，密碼學得到了空前的發(fā)展，并廣泛的用于軍事情報部門的決策. 小結(jié) 從以上密碼學的發(fā)展歷史可以看出，整個密碼學的發(fā)展過程是從簡單到復雜，從不完美到完美，從具有單一功能到具有多種功能的過程。這是符合歷史發(fā)展規(guī)律和人類對客觀事物的認識規(guī)律的。而且也可以看出密碼學的發(fā)展受到其它學科如數(shù)學、計算機科學的極大促動。這說明，在科學的發(fā)展進程中，各個學科互相推動

8、，互相聯(lián)系，乃至互相滲透，其結(jié)果是不斷涌現(xiàn)出新的交叉學科，從而達到人類對事物更深的認識。從密碼學的發(fā)展中還可以看出，任何一門學科如果具有廣泛的應用基礎(chǔ)，那么這個學科就能從中汲取發(fā)展動力，就會有進一步發(fā)展的基礎(chǔ)。 我們這個社會已進入了信息時代，隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)應用的不斷深入，信息的安全傳輸也有著廣闊的應用前景。雖然密碼可以追溯到古代，但密碼作為一門學科還非常年輕，還有著更進一步的發(fā)展要求。三、密碼學的基礎(chǔ)知識密碼學(cryptogra phy)，現(xiàn)代準確的術(shù)語為“密碼編制學”，簡稱“編密學”，與之相對的專門研究如何破解密碼的學問稱之為“密碼分析學”。密碼學是主要研究通信安全和保密的學科

9、，密碼編碼學主要研究對信息進行變換，以保護信息在傳遞過程中不被敵方竊取、解讀和利用的方法，而密碼分析學則于密碼編碼學相反，它主要研究如何分析和破譯密碼。這兩者之間既相互對立又相互促進。密碼的基本思想是對機密信息進行偽裝。一個密碼系統(tǒng)完成如下偽裝：加密者對需要進行偽裝機密信息（明文）進行偽裝進行變換（加密變換），得到另外一種看起來似乎與原有信息不相關(guān)的表示（密文），如果合法者（接收者）獲得了偽裝后的信息，那么他可以通過事先約定的密鑰，從得到的信息中分析得到原有的機密信息（解密變換），而如果不合法的用戶（密碼分析者）試圖從這種偽裝后信息中分析得到原有的機密信息，那么，要么這種分析過程根本是不可能的

10、，要么代價過于巨大，以至于無法進行。在計算機出現(xiàn)以前，密碼學的算法主要是通過字符之間代替或易位實現(xiàn)的，我們稱這些密碼體制為古典密碼。其中包括：易位密碼、代替密碼（單表代替密碼、多表代替密碼等）。這些密碼算法大都十分簡單，現(xiàn)在已經(jīng)很少在實際應用中使用了。由于密碼學是涉及數(shù)學、通訊、計算機等相關(guān)學科的知識，就我們現(xiàn)有的知識水平而言，只能初步研究古典密碼學的基本原理和方法。但是對古典密碼學的研究，對于理解、構(gòu)造和分析現(xiàn)代實用的密碼都是很有幫助。以下介紹我們所研究的古典密碼學。小結(jié)像絕大多數(shù)領(lǐng)域的科學知識一樣，密碼學在完整的科學體系建立起來之前，古典密碼學僅限于一些簡單代替和置換算法，當然，這代替和置

11、換如果經(jīng)過了幾次算法的加密就會一樣復雜多變，而現(xiàn)代的算法經(jīng)過科學體系的整理與發(fā)展，更加的完善一些復雜算法的應用和各種應用協(xié)議的產(chǎn)生。而由于網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)以及發(fā)展，未來的密碼學也必定向這個方向發(fā)展。例如網(wǎng)絡(luò)簽名，網(wǎng)上銀行的安全，個人郵件信息的保護，都很迫切需要密碼學的支持，推動密碼學的發(fā)展.四、密碼學的作用 現(xiàn)代密碼學研究信息從發(fā)端到收端的安全傳輸和安全存儲，是研究“知己知彼”的一門科學。其核心是密碼編碼學和密碼分析學。前者致力于建立難以被敵方或?qū)κ止テ频陌踩艽a體制，即“知己”；后者則力圖破譯敵方或?qū)κ忠延械拿艽a體制，即“知彼”。 人類有記載的通信密碼始于公元前400年。古希臘人是置換密碼的發(fā)明者

12、。1881年世界上的第一個電話保密專利出現(xiàn)。電報、無線電的發(fā)明使密碼學成為通信領(lǐng)域中不可回避的研究課題。 1.用來加密保護信息利用密碼變換將明文變換成只有合法者才能恢復的密文，這是密碼的最基本功能。信息的加密保護包括傳輸信息和存儲信息兩方面，后者解決起來難度更大。2.采用數(shù)字證書來進行身份鑒別數(shù)字證書就是網(wǎng)絡(luò)通訊中標志通訊各方身份信息的一系列數(shù)據(jù)，是網(wǎng)絡(luò)正常運行所必須的?，F(xiàn)在一般采用交互式詢問回答，在詢問和回答過程中采用密碼加密，特別是采用密碼技術(shù)的帶cpu的職能卡，安全性好，在電子商務(wù)系統(tǒng)中，所有參與活動的實體都需要用數(shù)字證書來表明自己的身份，數(shù)字證書從某種角度上說就是“電子身份證”。3.數(shù)

13、字指紋在數(shù)字簽名中有重要作用的“報文摘要”算法，即生成報文“數(shù)字指紋”的方法，近年來備受關(guān)注，構(gòu)成了現(xiàn)代密碼學的一個重要側(cè)面。4.采用密碼技術(shù)對發(fā)送信息進行驗證為防止傳輸和存儲的消息被有意或無意的篡改，采用密碼技術(shù)對消息進行運算生成消息的驗證碼，附在消息之后發(fā)出或信息一起存儲，對信息進行驗證，它在票房防偽中有重要作用。5.利用數(shù)字簽名來完成最終協(xié)議在信息時代，電子數(shù)據(jù)的收發(fā)使我們過去所依賴的個人特征都將被數(shù)字代替，數(shù)字簽名的作用有兩點，一是因為自己的簽名難以否認，從而確定了文件已簽署這一事實；二是因為簽名不易仿冒，從而確定了文件時真的這一事實。五、密碼學的前景量子密碼學量子密碼體系采用量子態(tài)作

14、為信息載體，經(jīng)由量子通道在合法的用戶之間傳送密鑰。量子密碼的安全性由量子力學原理所保證。所謂絕對安全性是指：即使在竊聽者可能擁有極高的智商、可能采用最高明的竊聽措施、可能使用最先進的測量手段，密鑰的傳送仍然是安全的。通常，竊聽者采用截獲密鑰的方法有兩類：一種方法是通過對攜帶信息的量子態(tài)進行測量，從其測量的結(jié)果來提取密鑰的信息。但是，量子力學的基本原理告訴我們，對量子態(tài)的測量會引起波函數(shù)塌縮，本質(zhì)上改變量子態(tài)的性質(zhì)，發(fā)送者和接受者通過信息校驗就會發(fā)現(xiàn)他們的通訊被竊聽，因為這種竊聽方式必然會留下具有明顯量子測量特征的痕跡，合法用戶之間便因此終止正在進行的通訊。第二種方法則是避開直接的量子測量，采用

15、具有復制功能的裝置，先截獲和復制傳送信息的量子態(tài)。然后，竊聽者再將原來的量子態(tài)傳送給要接受密鑰的合法用戶，留下復制的量子態(tài)可供竊聽者測量分析，以竊取信息。這樣，竊聽原則上不會留下任何痕跡。但是，由量子相干性決定的量子不可克隆定理告訴人們，任何物理上允許的量子復制裝置都不可能克隆出與輸入態(tài)完全一樣的量子態(tài)來。這一重要的量子物理效應，確保了竊聽者不會完整地復制出傳送信息的量子態(tài)。因而，第二種竊聽方法也無法成功。量子密碼術(shù)原則上提供了不可破譯、不可竊聽和大容量的保密通訊體系。現(xiàn)代密碼學與計算機技術(shù)、電子通信技術(shù)緊密相關(guān)。在這一階段，密碼理論蓬勃發(fā)展，密碼算法設(shè)計與分析互相促進，出現(xiàn)了大量的密碼算法和

16、各種攻擊方法。而且如今“密碼學”不僅用于國家軍事安全上，而且更多的集中在實際生活中。如在生活中，為防止別人查閱你的文件，可將文件加密；為防止竊取你的錢財，可在銀行賬戶上設(shè)置密碼等。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和信息保密的需求，密碼學的應用將融人到人們的日常生活中?；诿艽a學有著堅實的應用基礎(chǔ)，可以相信，密碼學一定能不斷地發(fā)展，不斷地完善，從而會給全人類提供更加安全的各種服務(wù)，讓我們祝福這一天的到來吧！隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對信息安全和保密的重要性認識不斷提高，在信息安全中起著舉足輕重作用的密碼學也就成為信息安全中不可或缺的重要部分。在今天，密碼學仍然是信息技術(shù)非常重要的組成部分，它還在多個方面發(fā)揮

17、著重要作用。比如對于用戶的認證，對于信息的認證，信息的安全以及存儲的安全等，但這些對于密碼學而言，它需要同其他組件配合，比如管理軟件等。密碼學是和技術(shù)相關(guān)。作為一項技術(shù)本身有演進的需要，同時還要適應跟它相配合的技術(shù)組件發(fā)展的需要，要適應用戶的新需求以及其他的新應用。密碼學同信息技術(shù)所包括的組件一樣，一直在發(fā)展變化中，這就需要我們要不斷地發(fā)展密碼學，使密碼學能夠適應其他應用的需求，同其他技術(shù)的進步齊頭并進。信息安全有著眾多基礎(chǔ)研究的領(lǐng)域，這些基礎(chǔ)研究構(gòu)成了密碼學的基礎(chǔ)，也構(gòu)成了通信、安全軟件等系統(tǒng)的基礎(chǔ)。當我們在實施一個工程項目的時候，不能僅靠一個細分領(lǐng)域技術(shù)就能把這個項目完成。六、學習密碼學的

18、感悟1.密碼學家的人生價值密碼學家，也許不為人知。但他們的工作卻在我們的生活中發(fā)揮著巨大的作用。他們在現(xiàn)代社會中有著不可替代的作用。有人認為密碼學家就像一個黑客，但他們有著本質(zhì)的不同。黑客是盜取密碼保護的信息以獲取利益，而密碼學家從事的是基礎(chǔ)理論研究，是為了評估密碼算法的安全性，找到其漏洞，以設(shè)計出更安全的密碼算法。我覺得，對于密碼學家來說，其實有兩重意義上的生命：一是生物意義上的生命，二是學術(shù)意義上的生命。兩種生命往往并不同步。有的人，生物意義上的生命還活著，學術(shù)意義上的生命已經(jīng)死了。這種情況在我們周圍越來越常見。目前充斥著大量名為成果，實為名利敲門磚的所謂學術(shù)，沒有任何新意和創(chuàng)見，前腳邁出印刷廠，后腳就進造紙廠，白耗費了財力，還增加了環(huán)境污染。有的人，生物意義上的生命死了，學術(shù)意義上的生命還活著。我想，密碼學家就是這樣的一類人，他們的研究成果，大到保衛(wèi)國家，小到維護個人的利益，我想這是他們?nèi)松鷥r值的最好體現(xiàn)。2.總結(jié)與體會密碼學充滿了神秘性，讓我對她產(chǎn)生了濃厚的興趣和好奇。最近的這次人類戰(zhàn)爭中，即二戰(zhàn)，認識到密碼和情報是一件事情。而在當代密碼學跟數(shù)學，計算機只是一個大背景，因為信息將會以網(wǎng)絡(luò)為媒介，所以現(xiàn)代密碼學更多的是以數(shù)字化的信息而非紙質(zhì)為研究對象。所以密碼學歸根結(jié)底是數(shù)學問題