密码学与信息安全概论：DES、AES及安全概念解析

"这篇文档是关于重庆大学信息安全导论课程中的密码学部分的复习资料，主要涵盖了密码系统的基本原理、密码学的安全性概念、不同类型的密码体制以及一些经典的加密算法，如Vernam密码、DES和AES等。文档强调了密码安全不依赖于算法保密，而是基于密码分析的难度。此外，还介绍了雪崩效应、混淆与扩散的概念，以及分组密码和流密码的区别。文档还涉及到了无条件安全和计算安全的概念，以及AES的评价标准。" 在密码学中，安全性不依赖于算法的秘密性，而是基于即使对手知道算法和密文，也无法轻易推断出密钥或明文的难度。Vernam密码，也称为一次性 pad，是一种理想的安全通信方式，但由于需要大量一次性使用的随机密钥，实际应用受限。 雪崩效应是衡量加密算法强度的重要指标，它表示输入微小变化会导致输出显著变化，确保了对输入的任何篡改都会在密文中体现出来。在设计分组密码和加密散列函数时，这种特性是必不可少的。 混淆和扩散是加密过程中两个关键步骤。混淆是通过复杂的函数设计，使得密钥和密文之间的关系变得极其复杂，难以解析；扩散则是将明文中的统计冗余在密文中分散，减少攻击者通过统计分析获取信息的可能性。 分组密码和流密码是两种常见的加密类型。分组密码将明文分成固定长度的块进行加密，而流密码则逐位加密明文，每次加密的密钥可能会变化，提供连续的密文流。 无条件安全和计算安全是密码系统的安全性级别。无条件安全意味着理论上无法破解，而计算安全则考虑到了实际计算资源的限制，即使破解困难，但随着计算能力的提升，可能存在被破解的风险。 P-BOX（Permutation Box）在某些加密算法中用于打乱数据顺序，增加破解难度。乘积密码是一种结合了多种加密操作的复杂密码系统，可以提高安全性。 DES（Data Encryption Standard）加密算法包含初始置换、扩展置换、S-box混淆等一系列步骤，其密钥经过特定处理，舍弃奇偶校验位，形成56位轮密钥，每轮加密使用不同的轮密钥。 AES（Advanced Encryption Standard）是目前广泛采用的加密标准，其选择标准包括安全、成本和实施简易性。AES有多种候选算法，如MARS、RC6、Rijndael（最终成为AES）和Serpent，它们各有特点，满足不同应用场景的需求。Rijndael因其良好的安全性和执行效率，最终脱颖而出成为AES标准。