2021-2022 第一学期20212323《网络空间安全专业导论》第九周学习总结

第二章 密码学基础

2.1 密码学概述

2.1.1 密码的起源

1. 古代岩画
2. 古文字的形成
3. 古代隐写术
4. 古代战争密码（斯巴达密码棒）
5. 达·芬奇密码筒

2.1.2古典密码

1. 代换密码
   （1）单表代换--凯撒密码
   字母顺序的移位
   （2）多表代换--维吉尼亚密码
   自动密钥系统
   字母表方阵
   （3）多字母代换--普莱费尔密码
   编制密码表、整理明文、编写密文。
2. 置换密码（换位密码）
   （1）栅格换位
   （2）矩形换位
3. 弗纳姆密码

2.1.3 机械密码

1. ENIGMA密码机
2. 其他机械密码机
   Type X Mark Ⅲ密码机、SIGAMA密码机、PURPLE密码机

2.1.4现代密码学

1. 保密通信系统的数学模型
   

2. 正确区分信息隐藏和信息保密
   信息隐藏：信息隐匿、信息隐形，是信息安全研究领域与密码技术紧密相关的一大分支。
   信息加密：利用单钥或双钥密码算法把明文变换为密文并通过公开信道送到接收者手中。

3. 密码系统和通信系统的对偶性
   通信系统：对抗系统中存在的干扰，实现有效、可靠的信息传输。

4. Shannon信息论是现代密码的理论基础
   （1）组合概念：由简单易于实现的密码系统进行组合，构造较复杂的、密钥量较大的密码系统。Shannon曾给出两种组合方式，即加权和法和乘积法。
   （2）扩散概念：将每一位明文及密钥尽可能迅速地散布到较多位密文数字中去，以便隐蔽明文地统计特性。
   （3）混淆概念：使明文和密文、密钥和密文之间地统计相关性极小化，使统计分析更为困难。

5. 公钥密码学的“教父”

6. 密码技术分支与Shannon信息论

7. 量子密钥分发与Shannon信息论

2.1.5 密码学面临的挑战

1. 云计算/存储对密码学的新挑战
   数据持有证明（PDP）
   完全同态加密（FHE）
2. 大数据对密码学的新挑战
   · 大数据：需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。具有4V特点：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）
3. 物联网对密码学的新需求
   · 物联网:使万物互联的因特网。
4. 新型计算机对密码学的新挑战
   量子计算机
5. 区块链技术对密码学的新挑战

2.2 密码学基础概念

• 保密学：研究信息系统安全保密的科学。包含密码编码学和密码分析学。
  

2.2.1 密码体制的分类

单钥密码体制、双钥密码体制

2.2.2 密码分析

（1）唯密文破译
（2）已知明文破译
（3）选择明文破译
（4）选择密文攻击

1. 穷举攻击法
2. 数学攻击法
3. 物理攻击

2.2.3 密码学理论基础

1. 整数分解
2. 模运算
3. 有限域
4. 欧几里得算法
5. 中国剩余定理
6. 椭圆曲线

2.2.4 国内外密码算法概览

1. 序列密码
2. 分组密码
3. 公钥密码
4. 国产密码

2.3 密码学新发展

2.3.1 身份基公钥密码

1. 身份基公钥密码
2. 身份基加密
3. 身份基签名
4. 身份基公钥密码的优缺点

2.3.2 属性基公钥密码

1. 属性基加密
2. 属性基签名
3. 属性基公钥密码的相关研究

2.3.3 同态密码

1. 同态密码技术的应用
2. 同态密码技术的优缺点

2.3.4 抗量子密码

2.3.5 轻量级密码

1. 轻量密码的特性
2. 轻量密码的设计
3. 轻量密码的性能评估
4. 轻量密码的研究现状

2.4 密码学主要研究方向

2.4.1 密码理论

1. 密码基础理论
2. 对称密码设计与分析
3. 公钥密码设计与分析
4. 密码协议设计与分析
5. 新型密码设计与分析

2.4.2 密码工程与应用

1. 密码芯片设计
2. 密码模块设计
3. 密码技术应用

2.4.3 密码安全防护

1. 密码系统安全防护
2. 抗攻击安全防护
3. 密码系统测评

2.4.4 量子计算

1. 量子计算
2. 量子密钥分配
3. 量子密码协议

2.4.5 密码管理

1. 密码管理理论与方法
2. 密码管理工程与技术
3. 密码管理政策与法治
   小结：本章的内容过多，大部分和密码学历史有关，由历史到今后的发展方向。密码学对于网络空间安全是重要的，网空安全也是基于密码基础上的，所以要认真学好。