密码学基础教程：加密与解密原理

"该资源是北京交通大学的密码学基础课件，涵盖了密码学的基本概念、作用以及常用的密码算法，如对称密码、非对称密码、Hash函数和数字签名算法。此外，还介绍了密码体制的概念及其设计要求。" 在密码学这一领域，它涉及到通信安全和信息保护的科学与技术，其历史源远流长但始终保持着活力。密码学主要包括两个相互关联的部分：密码编码学和密码分析学。密码编码学关注如何将信息编码以确保其安全，而密码分析学则研究如何破解这些编码或伪造信息。这两者的竞争与合作构成了密码学发展的动力。 在密码学的基本概念中，明文是需要保密传输的信息，而密文是经过加密处理的版本。加密过程是从明文转变为密文，而解密则是从密文恢复到明文。密码算法是执行加密和解密的核心，它们是数学函数的形式。密钥是关键元素，用于控制加密和解密过程，确保只有拥有正确密钥的接收者才能解读信息。此外，还涉及到了不同的角色，如加密员、接收者和破译者。 密码学的主要功能包括：保护机密性，防止信息被未经授权的人获取；确保鉴别性，验证信息来源的真实性，防止假冒；维护完整性，保证信息在传输过程中未被篡改；以及提供不可否认性，防止发送者否认其发送行为。 常见的密码算法类型有对称密码算法，如DES（数据加密标准）和AES（高级加密标准），它们使用相同的密钥进行加密和解密。非对称密码算法，如RSA和椭圆曲线加密，使用一对公钥和私钥，其中公钥可公开，私钥需保密。Hash函数，如MD5和SHA系列，用于生成固定长度的哈希值，常用于数据校验。数字签名算法结合了Hash函数和非对称密码，用于验证信息的完整性和发送者的身份。 密码体制，或者称为密码系统，是一组合理的密码学原语组合，旨在为用户提供安全服务，特别是保密性。一个有效的密码体制需要满足几个条件，包括加密和解密变换对所有密钥都有效，系统易于使用，并且安全性主要依赖于密钥的保密，而非加密和解密算法本身，这遵循了Kerckhoff假设。 在通信模型中，密码体制通常涉及到发送方、接收方和潜在的破译者。通过加密器和解密器，信息在发送方加密后传输，接收方再解密恢复，而破译者则试图在中间截取并解析密文。 这个密码学基础课件提供了密码学的基本框架，对于理解和掌握信息安全的基础知识是非常有益的。