密码学基本概念及四种攻击类型

密码学基本概念

通信双方采用保密通信系统可以隐蔽和保护需要发送的消息,使未授权者不能提取信息。

发送方将要发送的消息称为明文,明文被变换成看似无意义的随机消息,称为密文,这种变换过程称为加密;其逆过程,即由密文恢复出原明文的过程称为解密。对明文进行加密操作的人员称作密码员。密码员对明文进行加密时所采用的一组规则称为加密算法。传送消息的预定对象称为接收者,接收者对密文进行解密时所采用的一组规则称为解密算法。加密算法和解密算法的操作通常都是在一组密钥控制下进行的，分别称为加密密钥和解密密钥。

传统密码体制所用的加密密钥和解密密钥相同,或实质上等同,即从一个易于得出另一个,称其为单钥密码体制或对称密码体制。

对称密码体制的两大加密方法

• 流密码：也称为序列密码，它是将明文消息按字符或比特逐位地进行加密。流密码通常使用一个密钥流生成器来产生与明文长度相同的密钥流，然后将明文与密钥流进行逐位异或等操作来实现加密。在解密时，使用相同的密钥和密钥流生成器产生相同的密钥流，再与密文进行逐位异或操作得到明文。
• 分组密码：是将明文消息分成固定长度的分组，然后对每个分组使用相同的密钥进行加密。常见的分组密码算法如 DES、AES 等。在加密时，将明文分组按照一定的算法和密钥进行变换得到密文分组；解密时，使用相同的密钥对密文分组进行逆变换得到明文分组。

若加密密钥和解密密钥不相同,则称为双钥密码体制或非对称密码体制。
在信息传输和处理系统中,除了预定的接收者外,还有非授权者,他们通过各种办法(如搭线窃听、电磁窃听、声音窃听等)来窃取机密信息,称其为截收者。截收者虽然不知道系统所用的密钥,但通过分析可能从截获的密文推断出原来的明文或密钥,这一过程称作密码分析,从事这一工作的人称作密码分析员,研究如何从密文推演出明文、密钥或解密算法的学问称作密码分析学。

对称密码体制下K1 = K2

加密（Encyption）一般用E或Enc表示

解密（Decyption）一般用D或Dec表示

Password口令

Pass通过 + Word词

密码：采用特定变换的方法对信息等进行加密保护、安全认证的技术、产品和服务。

Cryptography密码学

Crypto隐藏（kryptos）+ Graphy书写（graphein）

对消息进行编码，实现隐蔽消息的科学

Cryptoanalysis密码分析学

Crypto隐藏 + Analysis分析

研究分析破译密码的科学

Kerckhoff 原则

The cipher method must not be required to be secret, and it must be able to fall into the hands of the enemy without inconvenience.

四种攻击类型

在假设密码分析者已知所用加密算法全部知识的情况下，根据密码分析者对明文、密文等数据资源的掌握程度，可以将 针对加密系统的密码分析攻击类型分为以下四种：

① 唯密文攻击

（Ciphtext-only attack）

在唯密文攻击中，密码分析者知道密码算法，但仅能根据截获的密文进行分析，以得出明文或密钥。由于密码分析者所能利用的数据资源仅为密文，这是对密码分析者最不利的情况。

②已知明文攻击

（Plaintext-known attack）

已知明文攻击是指密码分析者除了有截获的密文外，还有一些已知的“明文—密文对”来破译密码。密码分析者的任务目标是推出用来加密的密钥或某种 算法，这种算法可以对用该密钥加密的任何新的消息进行解密。

③ 选择明文攻击

（Chosen-plaintext attack）

选择明文攻击是指密码分析者不仅可得到一些“明文—密文对”，还可以选择被加密的明文，并获得相应的密文。这时密码分析者能够选择特定的明文数据块去加密，并比较明文和对应的密文，已分析和发现更多的与密钥相关的信息。

密码分析者的任务目标也是推出用来加密的密钥或某种算法，该算法可以对用该密钥加密的任何新的消息进行解密。

④ 选择密文攻击

(Chosen—ciphenext attack)

选择密文攻击是指密码分析者可以选择一些密文，并得到相应的明文。密码分析者的任务目标是推出密钥。这种 密码分析多用于攻击公钥密码体制。