《工学密码学》课件

《工学密码学》ppt课件目录•密码学简介•密码学基本原理CONTENT•常见加密算法•密码学应用•密码学面临的挑战与未来发展•工学密码学课程设计与实践01密码学简介密码学定义密码学是一门研究保护信息安全的科学，主要涉及信息的保密性、完整性、可用性和可控性它利用数学、计算机科学和通信理论，设计和分析各种密码协议和算法，以保护数据的机密性、认证性、完整性和可用性密码学在保障国家安全、维护公民权益、促进经济发展等方面具有重要作用密码学的重要性保护国家安全密码学能够防止敌对势力窃取国家机密，维护国家安全保障公民权益通过密码学技术，可以保护个人隐私和财产安全，防止网络犯罪和诈骗促进经济发展密码学在电子商务、电子支付、电子政务等领域发挥着重要作用，保障信息安全，降低交易风险密码学的历史与发展古代密码学近代密码学古代人们使用简单的替换密码和易位密码来随着计算机科学的发展，出现了对称密钥密加密信息码和公钥密码等更复杂的加密方式现代密码学未来展望随着网络和移动通信的普及，密码学在云计随着量子计算等新技术的出现，密码学将面算、物联网等领域的应用越来越广泛临新的挑战和机遇02密码学基本原理对称密码学对称密码学也称为传统密码学，其特点是加密和解密使用相同的密钥常见的对称密码算法有AES（高级加密标准）、DES（数据加密标准）等对称密码学的安全性依赖于密钥的保密性一旦密钥泄露，加密的信息就可能被破解因此，对称密码学对密钥的管理和保护提出了很高的要求非对称密码学非对称密码学也称为公钥密码学，其特点是加密和解密使用不同的密钥公钥用于加密，私钥用于解密常见的非对称密码算法有RSA（Rivest-Shamir-Adleman）、ECC（椭圆曲线加密）等非对称密码学的安全性基于一些数学难题，如大数质因数分解等由于公钥和私钥的生成过程涉及到大量的数学运算，因此非对称密码学在加解密速度上可能较慢哈希函数哈希函数是一种将任意长度的数据映射为固定长度散列值的函数常见的哈希函数有MD

5、SHA-

1、SHA-256等哈希函数具有单向性，即从散列值无法逆向推导出原始数据此外，哈希函数还具有抗碰撞性，即很难找到两个不同的输入产生相同的散列值哈希函数在数字签名、数据完整性验证等方面有广泛应用数字签名数字签名是一种利用公钥密码学对电子文档进行签名的方法，用于验证文档的完整性和真实性数字签名可以防止文档被篡改或伪造数字签名的实现依赖于公钥和私钥发送方使用私钥对文档进行签名，接收方使用公钥验证签名并确认文档的完整性数字签名在电子政务、电子商务等领域有广泛应用03常见加密算法DES算法数据加密标准DES算法（Data EncryptionStandard）是一种对称加密算法，使用56位密钥和64位明文块进行加密，产生64位密文块它是美国政府采用的一种标准加密算法，广泛应用于商业和军事领域DES算法01特点密钥短56位密钥长度相对较短，容易受02到暴力破解攻击加密强度有限随着计算能力的提升，03DES的安全性逐渐降低应用场景适用于对加密强度要求不高的04场景，如普通数据存储和传输AES算法高级加密标准AES算法（Advanced EncryptionStandard）是一种对称加密算法，使用128位、192位或256位密钥和128位明文块进行加密，产生128位密文块AES算法旨在取代DES成为新的标准加密算法AES算法加密强度高相对于DES，AES具有更高的加密强度和特点安全性应用场景适用于需要高强密钥长度可变支持128位、度加密的场景，如金融、政192位和256位三种密钥长度府和军事领域RSA算法非对称加密算法RSA算法是一种非对称加密算法，使用一对公钥和私钥进行加密和解密公钥用于加密数据，私钥用于解密数据RSA算法基于数论中的一些基础VS定理，如质数分解定理和费马小定理RSA算法0102特点非对称加密使用不同的密钥进行加密和解密安全性高相对于对称加密算法，应用场景适用于需要安全通信非对称加密算法更难以破解的场景，如互联网传输、电子邮件等0304ECC算法椭圆曲线密码学ECC算法（Elliptic CurveCryptography）是一种基于椭圆曲线的非对称加密算法它使用椭圆曲线上的点作为公钥和私钥，通过特定的数学运算进行加密和解密ECC算法具有密钥长度短、加密速度快和安全性高等优点ECC算法01特点02密钥长度短相对于RSA算法，ECC算法的密钥长度更短，但具有相同的安全性03计算效率高ECC算法的数学运算相对简单，因此加密和解密速度更快04应用场景适用于需要高安全性和计算效率的场景，如移动通信、物联网等04密码学应用网络安全保障数据传输安全通过加密技术保护数据在传输过程中的机密性和完整性，防止被窃取或篡改防御网络攻击利用密码学技术对网络通信进行加密和认证，防止恶意攻击和入侵保护网络基础设施通过密码学技术对网络设备和系统进行身份认证和访问控制，防止未经授权的访问和破坏电子商务保障交易安全通过加密和认证技术保护电子商务交易过程中的数据安全和用户隐私，防止交易欺诈和信息泄露电子支付安全利用密码学技术保障电子支付的安全性，确保支付信息的机密性和完整性数字签名与证书利用数字签名和证书等技术对电子商务交易进行身份认证和数据完整性校验，确保交易的合法性和可信度电子政务保障政务信息的安全01通过加密和认证技术保护政务信息在传输和处理过程中的机密性和完整性，防止信息泄露和篡改电子身份认证02利用密码学技术对政务系统的用户进行身份认证，确保只有合法的用户能够访问政务信息数据完整性校验03利用密码学技术对政务数据进行完整性校验，确保数据的真实性和可信度物联网安全保障物联网设备的通信安全通过加密和认证技术保护物联网设备之间的通信安全，防止被窃听或篡改保护物联网数据的安全利用密码学技术对物联网数据进行加密和认证，确保数据的机密性和完整性防止物联网设备被恶意控制利用密码学技术对物联网设备进行身份认证和访问控制，防止设备被恶意控制或滥用05密码学面临的挑战与未来发展量子计算对密码学的挑战量子计算技术的发展对传统密码学算法的安全性1构成了威胁，因为量子计算机能够快速破解许多现有的加密算法为了应对量子计算的挑战，密码学需要发展新的2加密算法和协议，以确保数据的安全性和隐私性量子密码学是应对量子计算挑战的一种解决方案，3它利用量子力学的特性来提供安全的加密和通信密码学在云计算中的应用云计算提供商采用各种加密技术和安云计算的普及使得数据存储和处理变全协议来保护客户数据，例如使用强得集中化，这增加了数据泄露和滥用随机数生成器、TLS/SSL等加密协议的风险来保护数据传输和存储密码学在云计算中发挥着重要作用，通过加密数据和保护密钥来确保数据的机密性和完整性区块链与密码学的关系区块链技术是一种去中心化的分布式账本技术，它通过密码学算法来确保数据的安全性和可信度区块链中的每个交易都使用区块链中的共识机制也需要使加密算法进行加密和解密，用密码学算法来验证交易的有以确保交易的机密性和完整效性和防止欺诈行为性06工学密码学课程设计与实践课程设计目标与要求掌握密码学的基本原理和培养学生对密码学的兴趣概念和热情提高学生的实践能力和创培养学生的团队协作和沟新思维通能力课程设计任务与实施方案设计并实现一个简单的编写一个基于密码学的加密算法安全通信程序01020304分析并比较不同加密算完成一个密码学相关的法的优缺点实验或项目课程设计成果与评价0103学生提交的加密算法实现代码和学生完成的密码学相关实验或项文档目报告0204学生编写的安全通信程序和实验教师对学生的实践能力和创新思报告维进行评价4102感谢您的观看THANKS。