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传统密码学的理论基础是数学(密码学概论)

时间:2023-05-05 00:34:19 阅读:74184 作者:4266

数学基础理论数学基础群、环、域的概念密码学基础概念推荐书籍

数学基础素数和合数的定义:

整数p是素数,只能被p、1整除时。 素数的个数是无限的,所有素数的集合标记为p。 如果整数n不是素数,则为整数。

型n同余的定义:如果a mod n=b mod n,则称为整数a和b型n同余。

求最大公因子GCD的Euclidean算法(换相除法) Step 1: r0=a and r1=b;

Step 2: r0=q1r1 r2; r1=q2r2 r3; rn-2=qn-1rn-1 rn; until rn=0 and rn-1 0;

step:rn-1=gcd(a,b )。

中国剩馀定理(Chinese Remainder Theorem,CRT ) :假设n1,n2,…,nk为两个元素的正整数,gcd(Ni,nj )=1(ij ),a1,a2,…,ak为整数

x=a1 mod n1

x=a2 mod n2

.

x=ak mod nk

有型n=n1n2…nk的唯一解x。

特性:在模式n(=n1n2…NK )下,非常大的数x可以用小数) a1、a2、…、ak的组来表示x) a1、a2、…、ak )。

中国古代命题:《韩信点兵》、《孙子定理》、求一术《鬼谷算》(radlq )、《隔壁算》(radlq )、《切管术》)健康画笔)、《醉薰之枝豆暗点兵》、《知物》。 中国剩馀定理:孙子剩馀定理、物不知数、数论的重要命题。

费马定理:如果设p为素数,则对于任意的a(0AP )都有gcd (a,p )=1,因此a p-1=1 mod p。

群、环、域概念群、环、域的概念,这是离散数学当中的概念:

有限域: ladwx,即范围有限的“域”(域的概念将在后面介绍),有限域的大小是素数的平方。 例如,10以内的非负整数是有限域。 一般来说,描述有限域是通过对整数取类型(mod )的馀数来表示的。 例如,请注意,所有整数类型5的结果都是有限域(只包含0到4 ),这是质数5的平方或元(二元运算) (一个二元运算),可以指向任何二元运算。 )在有几个数的集合中,一个数以对其他任何数进行加法运算为例,0是整数集合中关于加法运算的酉。 零元:与酉元相似。 区别在于有一定数量。 对于其他任何数,通过这个二元运算后,结果就是这个数本身,这个数是这个集合对这个二元运算的零元。 以乘法为例,0是零元。 逆元:有二元运算。 (请注意,这不是一般意义的加法,而是指任何二元运算。 ) a )=如果是该运算的或元,则a和a )相互逆元。 以加法为例,在整数这一集合中,一个数及其相反数互为逆元。 群表示集合s和定义操作的关系。 请注意,这不是一般意义的加法。 那也可以指任何二元运算。 如果此集合中的元素满足此运算的组合规则,且每个元素都有反元,并且整个集合中都有此运算的酉,则关系s称为一组。 以加法为例,加法在整数这个集合上是一个群。 请注意,如果环:有两个二元运算,则*(*不是一般意义的加法)。 乘法,它可以指任何二元运算。 )在一个集合中,如果一个二元运算满足可耦合、可交换、有几元,元素有逆元,另一个二元运算满足可耦合,则这个关系s,),*是一个环。 整环:在环的定义中,只要满足可结合的其运算*即可。 (不一定是真正意义上的惩罚)、可交换的、有或元也满足的,如果对于a*b=0一定能够推出a=0或b=0,那么其环就是整个环。 域:在整个循环中,如果集合中至少有两个元素,并且都有反元,则为域。 伽罗华域:首先,这是有限域,其次,这个有限域是2的平方。 密码学中常用的是2^8,看看有限域。 以模具5为例,0-4的计算结果也是模具5。 对于普通的加法和乘法,可以证明。 (我实际上不能证明。 )此关系是有限域,因为0到4,*是一个域,并且元素的数量有限。

有限域:ladwx,即范围是有限个的“域”(域的概念稍后解释),它有一个特点,有限域的大小是一个素数的若干次方。举例来说,比如10以内的非负整数,就是一个有限域。一般描述有限域,通过对整数取模(mod)的余数来表示,比如所有整数模5的结果,就是一个有限域(只包含0~4),这是5这个素数的1次方。

密码学基础概念一个密码系统是整个安全系统的一部分,由整个五个部分(m、c、k、e、d )、1、明文空间m )的明文集合、明文(Plaintext )、伪装前的原始数据组成。

2、密文空间c :整体密文集合,密文(Ciphertext )伪装数据。

3、密钥空间k :全体密钥集合,K=Ke、Kd、密钥(Key ) :加密和解密分别在加密密钥和解密密钥的控制下进行。

4、加密算法集合e、加密转换、ek:MC、加法

密(Encryption):伪装的过程。

5、解密算法集合D,解密变换,dk:C→M,解密(Decryption):去掉密文的伪装恢复出明文的过程。

加密算法需满足两条准则之一,满足两个准则的加密算法称为计算上安全。

1、破译密文的代价超过被加密信息的价值。

2、破译密文所花的时间超过信息的有用期。

推荐书籍

密码学是一个高度跨学科的领域,包含纯数学、计算机科学以及电子工程等多方面的知识。个人认为数学基础是最重要的,也是最不好修炼的一门内功。

密码入门

《高等数学》---------->工程学高数是必修课
《线性代数》--------->线性代数的研究对象是方程组和矩阵,对密码学来说,可以进一步了解《矩阵论》的相关知识。
《概率论》----------->需要把后续课程,《信息论与编码》的知识也掌握。
《抽象代数》(又称近世代数)----------->个人认为这是这些数学基础课里面,最重要的一门课,掌握好其中的群、环、域、模的知识,对学习目前热门的公钥加密,数字签名,认证等知识大有裨益。当然,这确实是一门神课,天才造出来的东西,真不是俺能彻底搞懂的。
《数论》------->基础中的基础,必修课。

密码进阶

《现代密码学》第4版------->bldqb老师编写的,一本很薄的讲解基础密码学的书籍 《Introduction to Modern
Cryptography》 2ed -------> by Jonathan Katz and Yehuda Lindell ,口碑之作,入门有一定难度,国防工业出版社翻译出版了第一版:《现代密码学:原理与协议》。
《应用密码学 :协议算法与c源程序》------->介绍全面,值得阅读一遍,缺点就是书籍出版的有些年代了(1996年第二版)。
《密码编码学与网络安全——原理与实践》第七版 by William Stalling------->很多著名大学都采用它做教材,内容比上面那本书新(2017年第七版)。
《密码学原理与实践》第三版 Douglas R.Stinson著 执着的草丛 译------->值得精读的一本书
西电胡予kqdgz的《现代密码学》课件-------->qsdsj本身就是学术诚心的钻石,对密码学科的认识很全面,课程讲解仔细,深入浅出,从上个世纪讲到目前的研究热点格密码,能很好的开启视野。
西电胡予kqdgz的《流密码》课件--------->基本涉及了流密码的方方面面,课件内容比较细致。

高阶密码

《安全协议理论》,这个课程网上资料不多,我这里有一份电子文档,内容比较“高深”,有需要私信。
《计算复杂性理论》,神一样的课程,从来没听懂过。
《Foundations of Cryptography》by Oded Goldreich,高级密码学理论研究的敲门砖,理论性很强!!!
Bristol大学的密码安全工作组为密码学和信息安全相关的博士准备了52个基本知识点,详情见52个密码学基本知识点,可以简单看一下即可。

最后感叹一下,密码学是一个烧脑的课程。这门学课发展到至今,研究的重点仍然是加密和解密,但研究内容其实远远不止这些了。为了保证安全性,密码算法往往结构复杂、协议繁复,令人望而却步,但是基于的数学原理却又是如此的优美。加密和破解像一对欢喜冤家,携手推进密码学向前发展。

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