信息安全概论课件 第四章 公钥密码体制.pdf

信息安全概论中公钥密码体制涉及的知识点可以概括为以下几个方面： 1. 公钥密码体制的定义与重要性 公钥密码体制，也称为双钥密码或非对称密码，它与以往基于替代和置换原理的密码不同，其加密和解密过程基于数学中的单向陷门函数。这种体制的特点在于使用一对不同的密钥：公钥和私钥。公钥用于加密信息，私钥用于解密信息，反之亦然。这种方式极大地促进了在开放网络环境下的保密通信、密钥分配和数字签名等安全操作，解决了传统对称密钥体制中密钥分发和管理上的困难。 2. 密钥分配问题 传统密钥分配问题主要面临两个挑战：其一，随着用户数量的增加，所需的密钥数量呈指数级增长；其二，保持密钥的私密性需要高度安全的传递机制。公钥密码体制通过引入密钥分发中心（KDC）来解决这些问题。每个用户都与KDC共享一个主密钥，通过KDC转发新的会话密钥给通信双方，从而避免了复杂的密钥分配网络和密钥更换问题。 3. 公钥密码体制的数学基础 公钥密码体制的安全性基于一些数学问题的计算困难性，例如背包问题、大整数分解问题、有限域乘法群上的离散对数问题以及椭圆曲线上的离散对数问题。这些数学难题构成了解密公钥编码的困难基础，确保了即便公钥是公开的，未经授权的第三方也无法计算出对应的私钥。 4. RSA和Diffie-Hellman算法 RSA算法和Diffie-Hellman密钥交换算法是公钥密码体制中最著名的两个实例。RSA算法基于大整数分解的难题，而Diffie-Hellman则基于离散对数问题的计算困难性。这两种算法在密码学和网络安全领域应用广泛，不仅用于加密和解密数据，还用于数字签名和密钥交换过程。 5. 公钥密码体制的基本思想和要求 公钥密码体制的基本思想是通过数学函数的计算困难性来保证安全性。这要求能够容易地根据公钥计算出密文，而利用私钥解密密文也应当是容易的。对于攻击者来说，即使他知道公钥和密文，也应当无法计算出明文。此外，加密和解密过程的顺序可以交换，这提供了额外的灵活性。 6. 单向陷门函数 单向陷门函数是公钥密码体制的核心数学工具，它具有三个关键特性：给定输入x，通过陷门信息k，计算输出y=fk(x)是容易的；给定输出y，没有陷门信息k的情况下，计算x=fk-1(y)是不可行的；如果拥有陷门信息k，则可以高效计算任何输出y对应的x值。这类函数使得公钥加密成为可能，同时确保解密过程的安全性。 7. 公钥密码体制的应用范围 公钥密码体制广泛应用于加密解密、数字签名、身份鉴别以及密钥交换等安全通信领域。其特有的非对称特性使得它成为现代网络安全的核心技术之一，极大地推动了电子商务、电子政务等领域的信息安全发展。 8. 数字签名问题的提出 传统加密算法无法实现抗抵赖性，即通信双方无法证明信息的发送和接收，而公钥密码体制提供了数字签名技术，确保了信息的完整性和不可否认性，从而满足了电子交易和网络通信中日益增长的安全需求。 总结而言，公钥密码体制的发展代表了密码学领域的一次革命性进展，它不仅极大地提升了通信安全性，也为现代信息技术的广泛使用提供了坚实的安全保障。随着技术的不断进步，公钥密码体制将继续在信息安全领域扮演关键角色。