第10章密钥管理和其它公钥密码算法
信息安全中的加密算法与密钥管理
信息安全中的加密算法与密钥管理信息安全一直是当今社会中备受关注的话题，随着科技的发展，网络安全问题日益突出。
而在信息安全中，加密算法和密钥管理是两个至关重要的方面。
本文将深入探讨信息安全中的加密算法与密钥管理的重要性以及相关技术。
一、加密算法的作用和分类加密算法是信息安全领域中的一项基础技术，它通过对原始数据进行变换和处理，将其转化为密文，从而保护数据的机密性。
加密算法可以分为对称加密算法和非对称加密算法两大类。
对称加密算法是指加密和解密使用相同的密钥的算法。
常见的对称加密算法有DES、AES等。
这类算法加密速度快，适合大数据量的加密，但密钥管理相对较为困难。
非对称加密算法则是指加密和解密使用不同的密钥的算法。
公钥加密算法是其中的一种，常见的有RSA、ECC等。
这类算法相对安全，但加密速度较慢。
二、加密算法的应用领域加密算法在信息安全领域有广泛的应用。
首先是数据传输的加密，例如在互联网上进行数据传输时，通过使用加密算法对数据进行加密，可以防止被第三方窃取或篡改。
其次是存储数据的加密。
在云存储和移动设备中，通过对数据进行加密，可以保护数据的机密性，即使数据被盗取或设备遗失，也不会泄露敏感信息。
加密算法还广泛应用于数字签名、身份认证等领域，保障了电子商务和电子政务等活动的安全性和可信度。
三、密钥管理的重要性密钥是加密算法中不可或缺的要素，密钥管理的好坏直接关系到加密算法的安全性。
密钥管理包括密钥的生成、分发、存储和更新等环节。
首先是密钥的生成。
密钥生成应该是随机的，并且具备足够的长度和复杂度，以避免被猜测或破解。
其次是密钥的分发。
在对称加密算法中，由于加密和解密使用相同的密钥，密钥的分发需要保证其安全性，防止被中间人攻击或截获。
密钥的存储也是一个重要的环节。
密钥的存储应该采取安全的措施，防止被恶意获取。
同时，密钥的备份和恢复也是必要的，以防止密钥的丢失导致数据无法解密。
最后是密钥的更新。
由于攻击者的技术不断发展，原本安全的密钥可能会被破解。
密码学与信息安全 第10章 密钥管理和其他公钥密码体制 ppt课件
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（4）B计算yb= X b mod q ，并将yb 发给A （5）P中途拦截yb ，并发送yp 给A； 于是，执行DH密钥交换协议之后，A实际上和攻击
者P之间建立了秘密钥 Kap= α X p X a mod p， B和攻击者P之间建立了秘密密钥 Kbp= α X p X b mod p， 当A加密一个消息发送给B时，P能解密它而B不能。
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公钥授权
该方案中假定中心管理员负责维护通信各 方公钥的动态目录，除此之外，每一通信 方可靠地知道目录管理员的公钥，并且只 有管理员知道相应的私钥。这种方案包含 以下步骤：
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公钥授权
（1）A发送一
条带有时 间戳的消 息给公钥
管理员，
以请求B 的当前公 钥。
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公钥授权
（2） 管理员给A
这种方法比较简单，但它有个较大的缺点，即任何 人都可以伪造这种公钥ppt课的件 公开发布
公钥的分配 公开可访问的目录
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公钥的分配
管理员通过对每一通信方建立一个目录项{姓名，公钥}来 维护该目录。
每一通信方通过目录管理员来注册一个公钥。注册必须亲 自或通过安全的认证通信来进行。
通信方在任何时刻可以用新的密钥替代当前密钥。这可能 是因为公钥已用于大量的数据，因而用户希望更换公钥， 也可能是因为相应的私钥已经泄密。
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公钥授权
(4,5) 与A检 索B的公钥 一样，B以 同样的方法 从管理员处 检索出A的 公钥。
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公钥授权
(6) B用PUa对A 的临时交互号 （N1）和B所 产生的新临时 交互号（N2） 加密，并发送 给A。因为只 有B可以解密 消息（3）， 所以消息（6） 中的N1可以 使A确信其通
密钥密码体系和公钥密码体系
密钥密码体系和公钥密码体系
密钥密码体系和公钥密码体系是两种常见的加密算法体系，它们在密钥管理和加密解密过程中的原理和方式有所不同。
密钥密码体系：
密钥密码体系是使用相同的密钥对明文进行加密和解密的算法体系。
在密钥密码体系中，发送方和接收方必须互相知道并共享相同的密钥，才能进行加密解密通信。
常见的对称加密算法，如DES、AES等，属于密钥密码体系。
密钥密码体系的优点
是加密解密速度快，但缺点是密钥管理比较困难，需要事先安全地共享密钥，并确保密钥的安全性。
公钥密码体系：
公钥密码体系是使用不同的密钥对明文进行加密和解密的算法体系。
在公钥密码体系中，发送方和接收方使用不同的密钥，一个是公钥，一个是私钥。
公钥可以公开给任何人，用于加密明文，而私钥只有接收方知道，用于解密密文。
常见的公钥加密算法，如RSA、ElGamal等，属于公钥密码体系。
公钥密码体系的优点是密钥管理相对容易，只需要保证私钥的安全性，但缺点是加密解密速度相对较慢。
综上所述，密钥密码体系和公钥密码体系是两种不同的加密算法体系，各有优缺点，可以根据具体的安全需求和场景选择使用。
网络安全_10：密钥管理和其它公钥密码体制
中，需要与其进行保密通信时，查询并使用这个 目录。
上述两种情况都存在中间相遇攻击 认证是需要的
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24
§10.3 椭圆曲线密码学
略
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三层结构 基本依据
性能 向后兼容性
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16
§10.2 Diffie-Hellman密钥交换
第一个公钥算法
1976由Diffie 和 Hellman 提出 DH算法是一个实用的密钥公开交换的算法 算法本身只限于进行密钥交换 已应用在许多商业产品中
《密码编码学与网络安全》
Chapter 10
密钥管理和其它公钥密码体制
2019/4/13
1
§10.1 密钥管理
§10.1.1 公钥的分配
公钥的分配 公钥密码用于传统密码体制的密钥分配
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2
公钥的分配
公钥分配方法：
公开发布 公开可访问目录 公钥授权
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公开可访问的目录
通过使用一个公共的公钥目录可以获得更 大程度的安全性 目录应该是可信的，特点如下：
包含 {姓名，公钥} 目录项
通信方只能安全的注册到目录中
通信方可在任何时刻进行密钥更替 目录定期发布或更新 目录可被电子化地访问
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缺点：仍存在被篡改伪造的风险
公钥证书
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公钥私钥加密算法
公钥私钥加密算法公钥私钥加密算法是现代密码学中一种常见且重要的加密方式，它在保障信息传输安全性方面发挥着重要的作用。
公钥私钥加密算法使用一对不同的密钥，分别称为公钥和私钥。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
公钥和私钥是相关联的，但是无法通过公钥推导出私钥。
这种特性使得公钥可以自由分发给任何人，而私钥则必须保密。
由于只有拥有私钥的人才能解密被公钥加密的数据，因此可以确保数据的机密性。
公钥私钥加密算法的工作原理基于数学难题，即大整数分解难题。
具体来说，该算法使用数论中的离散对数问题，通常基于大素数的乘积。
设想有两个大素数p和q，将它们相乘得到一个大数n。
然后选择一个与(p-1)(q-1)互质的数e作为公钥，再选择一个数d作为私钥。
公钥对外公开，而私钥严格保密。
加密时，通过公式c ≡ m^e (mod n)将明文消息m转化为密文c，其中^表示指数运算，mod表示取余运算。
解密时，通过公式m ≡ c^d (mod n)将密文c转化为明文消息m。
由于只拥有私钥的人才能计算出d，因此只有他可以解密密文。
公钥私钥加密算法的优点之一是能够安全地实现通信双方之间的密钥交换。
在传统的对称加密算法中，密钥必须通过安全信道传输，而这个过程可能被窃听者截获，从而破坏通信安全性。
而公钥私钥加密算法则通过使用公钥进行加密，保证了密钥交换的机密性。
只有持有私钥的通信方才能解密使用公钥加密的密钥，从而确保数据传输的机密性。
公钥私钥加密算法在实际应用中有广泛的用途。
例如，它可以用于安全的电子邮件通信，通过使用公钥对电子邮件进行加密，确保只有拥有私钥的接收方能够解密邮件内容。
此外，公钥私钥加密算法还常用于数字签名，用于验证消息的完整性和认证发送方身份。
总之，公钥私钥加密算法是一种重要的加密方式，它通过使用不同的密钥对保证了数据传输的机密性。
它的应用范围广泛，可以用于各种安全通信场景。
了解公钥私钥加密算法的原理和作用，对于保障信息传输的安全性有着重要的指导意义。
密码学中的公钥密码算法及其应用
密码学中的公钥密码算法及其应用密码学是一门研究通信安全和信息保密的科学，而公钥密码学算法则是其中最为重要的一种算法。
公钥密码学算法是指在加密和解密过程中，使用不同的密钥来实现。
本文将介绍公钥密码学算法的基本概念和应用。
一、公钥密码学算法概述公钥密码学算法也称为非对称密码学算法，它是一种使用两个密钥来进行加密和解密的算法。
这两个密钥是一对，一个称为公钥，一个称为私钥。
其中，公钥是公开的，任何人都可以知道，私钥则是秘密的，只有拥有者才会知道。
公钥密码学算法的加密过程是这样的：发送方使用接收方的公钥对数据进行加密，接收方使用自己的私钥对加密数据进行解密。
这样，就可以保证通信内容的安全性和保密性。
二、公钥密码学算法的分类公钥密码学算法分为两种类型：基于离散对数问题的算法和基于椭圆曲线问题的算法。
1、基于离散对数问题的算法基于离散对数问题的算法包括RSA和DH两种算法。
RSA算法是由三位数学家Rivest、Shamir和Adleman于1977年发明的。
它主要是利用了大数分解的难度来保证信息的安全性，而公钥就是由两个大素数的乘积得出的。
DH算法是Diffie和Hellman在1976年提出来的，它主要是利用数论中离散对数问题的难度来保证信息的安全性，而公钥则是通过一定计算得出的。
2、基于椭圆曲线问题的算法基于椭圆曲线问题的算法包括ECIES和ECDSA两种算法。
ECIES算法是可扩展加密标准中的一种，它主要是利用椭圆曲线上的点运算来实现加密和解密，公钥就是椭圆曲线上的一个点。
ECDSA算法是可扩展数字签名算法中的一种，它主要是利用椭圆曲线上的点运算来实现数字签名的生成和验证。
三、公钥密码学算法的应用公钥密码学算法在信息安全领域有着广泛的应用，下面介绍几个常见的应用场景。
1、TLS/SSL协议TLS/SSL协议是一种用于保护互联网通信安全的协议。
在TLS/SSL协议中，使用公钥密码学算法来实现通信内容加密和身份认证的过程，从而保证通信的安全性和保密性。
密码算法、协议、密钥管理
密码算法、协议、密钥管理一、密码算法（一）定义与概念密码算法是一种数学函数，它在加密和解密过程中起着核心作用。
简单来说，就是将明文（原始信息）通过特定的规则转换为密文（加密后的信息），只有拥有正确密钥的接收者才能将密文还原为明文。
（二）对称密码算法1. 特点- 使用相同的密钥进行加密和解密操作。
- 加密速度快，适用于对大量数据的加密。
2. 常见算法- DES（Data Encryption Standard）- 曾经广泛使用的对称加密算法。
它将64位的明文数据块通过一系列复杂的变换，使用56位的密钥（实际密钥长度为64位，但其中8位用于奇偶校验）进行加密。
由于其密钥长度较短，现在已经不太安全。
- AES（Advanced Encryption Standard）- 目前被广泛认可和使用的对称加密算法。
它支持128、192和256位的密钥长度，能够有效地抵御各种攻击。
AES对128位的数据块进行加密操作，加密轮数根据密钥长度的不同而有所变化（10轮、12轮或14轮）。
（三）非对称密码算法1. 特点- 使用一对密钥，即公钥和私钥。
公钥可以公开，用于加密数据；私钥则必须保密，用于解密由公钥加密的数据。
- 安全性较高，但加密速度相对较慢，适用于密钥交换、数字签名等场景。
2. 常见算法- RSA（Rivest - Shamir - Adleman）- 这是一种基于大整数分解难题的非对称加密算法。
其安全性依赖于将两个大素数相乘很容易，但要将其乘积分解为原来的两个素数非常困难这一数学事实。
例如，在密钥生成过程中，选择两个大素数p和q，计算n = pq，然后根据特定的数学关系生成公钥和私钥。
- ECC（Elliptic Curve Cryptography）- 基于椭圆曲线离散对数问题的非对称加密算法。
与RSA相比，ECC在相同的安全强度下，密钥长度更短，因此计算量更小，更适合在资源受限的设备上使用，如移动设备等。
网络安全中的加密和密钥管理
网络安全中的加密和密钥管理随着互联网的普及，网络安全问题越来越受到人们的关注。
在这个信息爆炸的时代，随时随地都有可能被黑客攻击，而黑客所利用的方法之一就是窃取数据流中传输的明文信息。
这时候，加密便成为了一种必要而又重要的手段，而密钥管理也就相应地成为了一个极其重要的问题。
一、加密的概念加密是指将原始信息（明文）通过一定的方式改变成一种看起来没有明显规律的信息（密文）的过程，以达到保密的目的。
这个过程就像是用一个锁将一段话封起来，只有拥有这个锁的人才能够打开这个封印。
常用的加密方式有对称加密和非对称加密。
对称加密，顾名思义，就是加密和解密使用相同的密钥，比如常见的AES加密就属于对称加密。
非对称加密则需要两个密钥，一个用于加密，一个用于解密。
这类加密方式的代表是RSA加密、椭圆曲线加密等。
二、密钥管理的意义密钥管理是指对加密过程中使用的密钥进行安全管理的过程。
对密钥管理的重视程度，直接决定了加密对数据保护的可靠性。
为什么会这样呢？因为密钥就像一把钥匙，只有拥有它的人才能够把原本封锁的数据打开。
如果密钥管理不好，密钥就有可能被窃取或者泄露，这时加密对数据的保护效果便会变得一文不值。
因此，密钥管理是信息安全的核心所在。
三、密钥管理的措施1、恰当的密钥生成方式密钥的生成必须是在最高的随机性下完成。
为了避免生成的密钥与已知信息关联，处理器内的加密模块会利用特定的随机数生成器生成熵值高的临时密钥，以防止密钥被亚当攻击方式所攻破。
2、透明的密钥传输方式密钥的传输方式必须是安全和透明的。
透过不同传输介质、不同网络的传输过程中，易被用户或窃听者截取和篡改。
为了确保安全，可以使用SSL（安全套接字层）连接等加密手段来保证传输过程中的安全性。
3、安全的密钥存储方式安全的密钥存储是密钥管理过程中最为重要的部分。
密钥不能购置名称明晰的模块中。
非常重要的是，密钥必须和与其相关的特定安全模块结合在一起，被储存在安全极高的位置，确保不会被窃取。
公钥密码算法课件
随着计算机科学和数学的发展，公钥密码算法将不断得到改进和完善，以适应不断变化的安全威胁和需求。同时，随着区块链、云计算和物联网等技术的普及，公钥密码算法的应用场景也将不断扩展。
发展
02
公钥密码算法的种类
总结词：RSA算法是一种非对称加密算法，使用一对密钥进行加密和解密操作。
总结词
ECC算法是一种基于椭圆曲线理论的公钥密码算法。
公钥密码算法是保障信息安全的重要手段之一，能够实现数据的机密性、完整性和不可否认性。
保障信息安全
促进电子商务发展
保护个人隐私
公钥密码算法能够实现数字签名和身份认证，为电子商务的发展提供了安全保障。
公钥密码算法能够实现匿名通信和数字现金等应用，保护个人隐私和财产安全。
03
02
01
公钥密码算法的发展经历了从RSA算法、Diffie-Hellman密钥交换协议到椭圆曲线密码算法等阶段。
密钥管理不善导致密钥泄露。
实现漏洞
算法实现过程中存在错误或缺陷。
协议漏洞：协议设计不合理导致安全性不足。
采用安全的密钥交换协议和存储方式。
加强密钥管理
对算法实现进行严格审查和测试，确保实现正确性。
代码审查与测试
对协议进行重新设计，提高安全性。
协议优化
05
公钥密码算法的前沿研究与未来发展
随着量子计算技术的发展，现有的公钥密码算法可能面临被量子计算机破解的风险。
公钥密码算法课件
公钥密码算法概述公钥密码算法的种类公钥密码算法的应用公钥密码算法的安全性分析公钥密码算法的前沿研究与未来发展
01
公钥密码算法概述
定义
公钥密码算法是一种非对称加密算法，使用一对密钥进行加密和解密操作。其中，一个密钥是公开的，称为公钥，另一个密钥是保密的，称为私钥。
chap密钥管理以及其他公钥体制 ppt课件
Diffie-Hellman密钥交换协议描述
▪ 当Alice和Bob要进行保密通信时，他们可以按如下步骤来
做：
(1) Alice选取大的随机数x，并计算 X = gx(mod P) (2) Bob选取大的随机数x，并计算 X = gx (mod P) (3) Alice将X传送给Bob；Bob将X 传送给Alice (4) Alice计算K= (X )X(mod P); Bob计算K =（X) X (mod P),
Diffie-Hellman安全性
• 离散对数的计算: ygx mod p
– 已知g,x,p,计算y是容易的 – 已知y,g,p,计算x是困难的
Diffie-Hellman密钥交换的攻击
• replay攻击
A
K = aXaXb O
• 中间人攻击图示
A K = aXaXo
O K = aXbXo
B B
• O无法计算出aXaXb mod p • O永远必须实时截获并冒充转发,否则会被发现
• 防范措施 • 1，使用共享的对称密钥加密DH交换； • 2，使用公钥加密DH交换； • 3，使用私钥签名DH交换；
§10.2 ElGamal密码体系
• Taher Elgamal在1984和1985年间提出了一种基 于离散对数问题的公钥密码体系，其类似于 Diffie-Hellman的密钥协商协议。
椭圆曲线密码的安全性
• 难点: 从P和kP获得k • 对椭圆曲线研究的时间短 • 椭圆曲线要求密钥长度短,速度快
椭圆曲线密码的安全性
• 与经典的RSA，DSA等公钥密码体制相比，椭圆密 码体制有以下优点： 1.安全性高.有研究表示160位的椭圆密钥与1024位的 RSA密钥安全性相同。 2.处理速度快. 在私钥的加密解密速度上，ecc算法 比RSA、DSA速度更快。 3.存储空间占用小。 4.带宽要求低.
信息安全中的加密算法和密钥管理
信息安全中的加密算法和密钥管理信息安全是在数字化时代中越来越重要的一个领域。
在信息传输和存储过程中，为了保护数据的机密性和完整性，加密算法和密钥管理起着至关重要的作用。
本文将详细介绍加密算法和密钥管理的概念、种类以及步骤。
一、加密算法加密算法是指将明文数据转换为密文数据的算法。
常用的加密算法有对称加密算法和非对称加密算法。
1. 对称加密算法对称加密算法指的是加密和解密使用相同密钥的算法。
加密和解密过程较为简单，计算速度快。
常用的对称加密算法有DES、3DES、AES等。
其中，AES是目前使用最广泛的对称加密算法，其采用128位、192位或256位的密钥长度，安全性较高。
2. 非对称加密算法非对称加密算法指的是加密和解密使用不同密钥的算法。
它由一对密钥组成，分别为公钥和私钥。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
非对称加密算法安全性较高，但计算速度较慢。
常用的非对称加密算法有RSA、ElGamal等。
二、密钥管理密钥管理是指在信息加密过程中对密钥进行生成、分发、存储和更新等管理工作。
良好的密钥管理可以保护密钥的安全性和有效性。
1. 密钥生成密钥生成是指通过特定的算法生成密钥。
在对称加密算法中，密钥由用户自行生成，长度通常为128位或256位。
在非对称加密算法中，密钥由密钥生成器根据特定算法生成，长度一般为1024位、2048位或4096位。
2. 密钥分发密钥分发是指将生成的密钥安全地传输给加密和解密的双方。
在对称加密算法中，由于加密和解密使用相同的密钥，因此只需要将密钥安全地传输给对方即可。
在非对称加密算法中，需要将公钥安全地传输给对方，而私钥需要保密保存。
3. 密钥存储密钥存储是指将生成的密钥保存在安全的地方。
对称加密算法的密钥存储一般由用户自行管理，可以保存在密码管理器或者硬件安全模块中。
非对称加密算法的私钥必须保存在安全的环境中，如硬件安全模块或离线存储设备中。
4. 密钥更新密钥更新是指定期或根据需要更换密钥。
密钥和密码算法
密钥和密码算法
密钥和密码算法是密码学中两个重要的概念。
密钥是一种用于加密和解密数据的秘密信息。
它可以是一个字符串、数字或其他形式的信息，只有拥有正确密钥的人才能解密加密的数据。
在现代密码学中，密钥通常是以二进制形式表示的随机数。
密码算法是用于加密和解密数据的数学算法。
它接受一个输入（通常是明文）并使用密钥对其进行加密，生成一个输出（通常是密文）。
只有拥有正确密钥的人才能解密密文并还原出明文。
常见的密码算法包括对称加密算法（如 AES、DES）和非对称加密算法（如 RSA）。
在实际应用中，密钥和密码算法通常结合使用。
例如，在对称加密中，发送方使用密钥对明文进行加密，生成密文，并将密文发送给接收方。
接收方使用相同的密钥对密文进行解密，还原出明文。
在非对称加密中，发送方使用接收方的公钥对明文进行加密，生成密文，并将密文发送给接收方。
接收方使用自己的私钥对密文进行解密，还原出明文。
总之，密钥和密码算法是密码学中不可或缺的组成部分，它们共同确保了数据的保密性、完整性和真实性。
数据库加密算法和密钥管理
数据库加密算法和密钥管理数据库加密算法和密钥管理是保护敏感数据安全的重要组成部分。
在当今信息时代中，数据泄露事件频繁发生，威胁到个人隐私和重要机密。
为此，数据库管理员和安全专家需要了解和应用适当的加密算法和密钥管理技术，以确保数据库中的数据在存储和传输过程中得到充分的保护。
本文将介绍常见的数据库加密算法和密钥管理策略。
一、数据库加密算法1. 对称加密算法对称加密算法是使用相同的密钥进行加密和解密的加密技术。
在数据库中，常见的对称加密算法包括DES（Data Encryption Standard）、AES（Advanced Encryption Standard）和RC4（Rivest Cipher 4）。
这些算法通过使用密钥将数据转换为不可读的密文，从而保护数据的安全。
然而，对称加密算法存在密钥管理不便、密钥分发困难等问题，限制了其应用。
2. 非对称加密算法非对称加密算法使用一对密钥进行加密和解密，其中一个密钥是公开的（公钥），另一个密钥是保密的（私钥）。
常见的非对称加密算法包括RSA（Rivest-Shamir-Adleman）和DSA（Digital Signature Algorithm）。
非对称加密算法在数据库中的应用主要集中在安全传输和身份验证方面，如SSL（Secure Sockets Layer）和TLS（Transport Layer Security）协议。
3. 哈希函数哈希函数用于将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值。
在数据库中，哈希函数常用于密码存储和数据完整性检查。
常见的哈希函数包括MD5（Message Digest Algorithm 5）和SHA（Secure Hash Algorithm）系列算法。
然而，由于哈希函数是不可逆的，因此在数据库中的应用需要注意碰撞（collision）攻击和彩虹表（rainbow table）等问题。
二、密钥管理密钥管理是数据库加密的关键环节，合理的密钥管理策略可以提高数据库安全性。
网络加密与密钥管理
网络加密与密钥管理随着互联网的普及和应用的广泛增加，网络安全问题也日益凸显。
在信息传输过程中，数据的加密和密钥的管理是确保网络安全的关键环节。
本文将探讨网络加密的原理和方法，并介绍密钥的生成和管理。
一、网络加密的原理和方法网络加密是指将明文数据通过一定的算法和密钥进行转换，使得数据在传输过程中无法被窃听、篡改或伪造。
常见的网络加密方法包括对称加密和非对称加密。
对称加密是指使用同一密钥对数据进行加密和解密。
发送方和接收方必须共享相同的密钥，并妥善保管密钥，确保密钥不会被泄露给第三方。
常见的对称加密算法有DES、3DES、AES等。
对称加密算法具有加密速度快、加密效果好的特点，但由于密钥的共享性，密钥管理相对复杂。
非对称加密是指使用不同的密钥进行加密和解密。
发送方使用接收方的公钥进行加密，接收方使用自己的私钥进行解密。
非对称加密算法具有安全性高、密钥管理相对简单的特点。
常见的非对称加密算法有RSA、DSA、ECC等。
为了综合利用对称加密和非对称加密的优势，现在一般采用混合加密方式。
首先使用非对称加密传输对称加密的密钥，然后使用对称加密对传输的数据进行加密。
这样既保证了数据传输的安全性，又提高了加密和解密的效率。
二、密钥的生成和管理密钥生成是网络加密的前提和基础。
在对称加密算法中，密钥的随机性和长度对加密的安全性有着重要影响。
一般来说，密钥的长度越长，破解难度越大。
密钥管理是网络加密的关键环节。
密钥的安全性直接影响加密算法的安全性。
以下是几种常见的密钥管理方法：1. 密钥的生成和分发：密钥的生成要求具备随机性，可采用伪随机数生成算法生成。
对于对称加密算法，需要在数据传输之前将密钥通过安全渠道分发给接收方。
对于非对称加密算法，发送方使用接收方的公钥进行加密，并将加密后的密钥发送给接收方。
2. 密钥的存储和保护：对密钥的保护是确保网络加密安全的关键步骤。
密钥的存储和保护可以采取物理隔离、加密存储等方式。
同时，密钥使用的权限也需要进行合理的控制，只有授权人员才能访问和使用密钥。
07现代密码学之密钥管理
……
f(xik)=a0+a1xik+…+ak-1xikk-1 该方程组的未知数为ai(i=0,1,2,…,k-1)，方程的系
数行列式为范德蒙行列式，所以满秩，因此有唯 一解，从而得到S(=a0)。
10.1 密钥管理的内容
1、密钥的产生 2、密钥的分配 密钥的分配是密码系统设计中最重要的内容。 3、密钥的维护 密钥维护主要包含以下7个方面的内容：
密钥存储、密钥备份、密钥更换、密钥恢复、 密钥销毁、密钥归档、密钥的安全审计。
10.2 密钥的分层和分散管理
现代密码大多把密码的保密性集中在密钥上。 即使密码算法公开、密码设备丢失，只要密钥 保密，仍然可以使用。
以下面的协议为例说明以上第（3）点。
Step1 A产生一个随机数KS，计算
将C传送给B；
C=EK(KS)
Step2 B利用K脱密得到KS。
于是，KS即为A、B双方共享的会话密钥。
攻击者T要想从已知的KS和KS对应的C获得密钥 加密密钥K，相当于对分组密码算法实施已知明 文攻击。
比较c=K⊕KS
第十章 密钥管理
密钥管理的目的有两个： 一是保证密码系统对密钥的使用需要，及时维 护和保障密钥； 二是对密钥实施有效的管理，保证密钥的绝对 安全。
密钥管理包括密钥的产生、分配和维护三个过 程。
10.1 密钥管理的内容
密钥是密码算法在对明文进行变换时所使用的 秘密参数。
为抵抗破译者的攻击，保证密码算法对明文信 息进行变换的效果，达到应用密码技术的目标， 密钥必须具有以下基本性质： 随机性 难穷尽性 易更换性
第七讲_密钥管理和其它公钥密码体制
Why Public Key Cryptography?
私钥密码体制的一个问题
如何解决这些问题?
要进行保密通信， 事先不秘密传送密钥行不行？
已学到的方法
Alice Bob
带一把锁的对称密码体制能否实现？
Shamir盒
Alice Bob
对你的启示？
1.不事先交换密钥就能进行秘密通信
2.加密、解密的密钥可以分开
使用。应注意使用环境对密钥的安全性的影响。
8
密钥管理简介
密钥备份：指密钥处于使用状态时的短期存储，
为密钥的恢复提供密钥源，要求安全方式存储密 钥，防止密钥泄露。
密钥恢复：从备份或存档中获取密钥的过程称为 密钥恢复。若密钥丧失但未被泄露，就可以用安 全方式从密钥备份中恢复。
9
密钥管理简介
密钥存档：当密钥不再正常时，需要对其进行存档， 以便在某种情况下特别需要时（如解决争议）能够对 其进行检索。存档是指对过了有效期的密钥进行长期 的离线保存，密钥的后运行阶段工作.
第一个公钥算法
1976由Diffie 和 Hellman 提出 DH算法是一个实用的密钥公开交换的算法 算法本身只限于进行密钥交换 已应用在许多商业产品中
“New directions in cryptography ”
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2015/10/18
19
Diffie - Hellman密钥交换
第七讲 密钥管理和其它公钥密码体制
密钥管理简介
现代密码体制要求密码算法是可以公开评估的， 整个密码系统的安全性并不取决对密码算法的保 密或者是对密码设备等保护，决定整个密码体制 安全性的因素是密钥的保密性。也就是说，在考 虑密码系统的安全性时，需要解决的核心问题是 密钥管理问题.
密码学密钥分配和密钥管理
Merkle协议的中间人攻击
A生成{PKa,SKa}, AB: (IDA,PKa) E截获,生成{PKe,SKe}冒充AB: (IDA,PKe) B生成随机密钥Ks, BA: EPKe(Ks) E截获,解密后再用EPKa加密KsA: EPKa(Ks) A丢弃{PKa,SKa},B丢弃PKa •E获得了Ks,故以后只需进行窃听. •A,B并不知晓它们被攻击了
基于公开密钥体制 的密钥管理
公钥加密的一个主要用途是分配单钥密码体制 中所使用的密钥。下面介绍两方面的内容：公 开密钥体制中所使用的公钥的分配；如何使用 公钥体制分配单密钥体制所需的密钥。 公钥的分配 公开发布 公用的目录表
1. 2.
3. 公钥管理机构
公钥管理机构 (4) Request||Time2 (1) Request||Time1 (2) ESKAU[PKB||Request||Time1 (5) ESKBU[PKA||Request||Time2
从原则上说数据加密就是把保护大量数据的问题简化为保护和使用少量数据的问利用安全信道实现1直接面议或通过可靠信使递送2将密钥分拆成几部分分别传送发送方分解密钥接收方组合密钥信使挂号信特快专递电话信鸽两种密钥分配技术特点优点缺点适用范围是一种由中心以脱线方式预分配的技术是面对面的分发安全性好是长期沿用的传统密钥管理技术必须解决密钥的存储技术静态分发只能以集中式机制存在是请求分发的在线分发技术需要有专门的协议的支持有中心和无中心的机制都可以采用名称特点缺点代表集中集中式分配是引入一个中心服务器通常称作密钥分配中心或kdc在这个体系中团体中的任何一个实体与中心服务器共享一个密钥
(3) EPKB[IDA||N1] A (6) EPKA[N1||N2] (7) EPKB[N2] 公钥管理机构分配公钥 B
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Chap10.1.3 用公钥密码分配传统密码体制的密钥
2.具有保密性和真实性的密钥分配
前提是已经用前述 方法交换了公钥 利用临时交互号
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Chap10.1.3 用公钥密码分配传统密码体制的密钥
3.混合方法
有些应用（如面向交易的应用），需要频繁交换会话 密钥。但公钥加解密速度慢，会降低系统性能。
公钥密码算法 回顾：为什么提出PKC？
密钥的分配和保存问题 数字签名问题
误区: ①公钥密码算法更安全 ②公钥密码使对称密码过时 (公钥密码加、解密慢)
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Chap10.2 Diffie-Hellman密钥交换
所有用户:
（本原根）
每个用户(eg. A，B) 产生自己的密钥
本原根
定义：如果a是素数p的本原根，则a, a2, …, ap-1在 (概述) mod p下都不相同(包含了从1到p-1的所有整数 )。
例如：验证15是素数19的本原根
空间受限mod19省略
151 mod 19=15， 152=16， 153=12，154=9， 155=2， 156=11，157=13， 158=5， 159=18， 1510=4， 1511=3， 1512=7，1513=10， 1514=17， 1515=8，1516=6， 1517=14， 1518=1
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举例：
①users Alice & Bob agree on prime q=353 and α=3 ②select random secret keys: xA=97 xB=233 (Alice) (Bob)
③compute public keys: 97 yA= 3 mod 353 = 40
安全方式
PU A
C A E PRCA [T1 // ID A // PU A ] C B E PRCA [T2 // IDB // PU B ]
PU B
公钥证书的交换
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p211 密码编码学与网络安全
Chap10.1.3 用公钥密码分配传统密码体制的密钥
1. 简单的秘密钥分配
不过，这个协议是不安全的，因为对手可以截获消息，然 后可以重放截获的消息或者对消息进行替换。这样的攻击 称为中间人攻击。
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第10章 密钥管理和其它公钥密码体制
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Chap10 Introdu Diffie-Hellman 密钥交换 10.3 椭圆曲线算术 理解
掌握
了解 了解
10.4 椭圆曲线密码学
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Chap10.1 密钥管理
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执行DH密钥交换协议之后，秘密钥分配情况为： A，P共享了K1
B，P共享了K2 当A加密一个消息发送给B时，P能解密它而B不 能。类似地，当B加密一个消息发送给A时，P能 解密它而A不能，P从中截获消息，既可以完成窃 听，还可以修改构造假消息。
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{1，2，3，4，5，6，7，8，9，10， 11，12，13，14，15，16，17，18} 信息学院
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作业
227页：10.1 10.2
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K= (YB)XA mod q = (aXB mod q)XA mod q = (aXB)XA mod q 根据模算术的运算规律 = (aXB XA mod q = (aXA)XB mod q = (aXA mod q)XB mod q = (YA)XB mod q
此方法的确可以完成交换秘密钥的工作，要对用户B的密钥 进行攻击，就必须先计算XB = dloga,q (YB)，当q很大，是个 离散对数难题
利用混合方法：
需要利用密钥分配中心KDC
每个用户和KDC共享一个秘密的主密钥，利用公钥方法 分配主密钥 通过主密钥加密实现秘密的会话密钥的分配
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Chap10.1.3 用公钥密码分配传统密码体制的密钥
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Chap10.2 Diffie-Hellman密钥交换
yB= 3233 mod 353 = 248 ④compute shared session key as: KAB= KAB=
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xA yB xB yA
mod 353 =248 mod 353 = 40
97
233
mod 353 =160 (Alice) mod 353=160 (Bob)
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CA
知道CA公开密钥的任何人都可以验证证书的有效性。
时戳T保证证书的新鲜性，防止重放旧证书 IDA－通信方A身份 PUA-A的公钥 PRCA－CA的私钥
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chap10.1.3 公钥证书
公钥证书方式应满足下列要求：
1. 任何通信方可以可以读取证书并确定证书拥有者的 姓名和公钥
10.2.2密钥交换协议
假定A希望和B建立连接，并使用秘密钥对该次连接中的消 息加密。图10.8给出了使用DH算法的简单协议
此方法不能抵抗中间人攻击（p215），此缺陷可以通过数字签名 和公钥证书来克服（13,14章介绍）
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10.2.3 中间人攻击
假设A、B要交换公钥，攻击者是P。各个角色首先计 算自己的私钥和公钥 A: Xa, Ya B：Xb, Yb P: Xp, Yp （1）A发送Ya给B （2）P中间拦截了Ya，并将Yp传给了B，同时P计算 K1=(Ya)Xp mod q （3）B收到Yp，计算 K2=(Yp)Xb mod q （4）B将Yb 发给A （5）P中途拦截Yb ，并发送Yp 给A，同时P计算： K2=(Yb)Xp mod q （6）A收到Yp，并计算K1=(Yp)Xa mod q
每一方保密x值，而将y值交换给对方
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Chap10.2 Diffie-Hellman密钥交换
双方获得一个共享密钥KAB:
KAB 被用做 session key
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Chap10.2 Diffie-Hellman密钥交换
证明DH方法的有效性：
2. 任何通信方可以验证该证书出自证书管理员，而不 是伪造的 3. 只有管理员可以产生并更新证书
4. 任何通信方可以验证证书的当前性（通过时间戳）
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Chap10.1 [C A ] 公钥密码体制的密钥管理 DPU
CA
B验证CA
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D( PU CA , E ( PRCA , [T // ID A // PU A ])) T // ID A // PU A
{姓名，公钥}
缺点：一旦攻击者获得或计算出目录管理员的私钥， 则他可以传递伪造的公钥，因此他可以假冒任何通信方， 以窃取发送给该通信方的消息。攻击者也可以通过修改 目录管理员保存的记录来达到这一目的。
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chap10.1.1 公钥的分配
公钥授权
通过更加严格的控制目录中的公钥分配， 可使公钥分配更加安全。
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缺点：用户要与其他用户通信，必须向目录管理员申请对 方的公钥，因此公钥管理员就会成为系统的瓶颈。管理员所 维护的含有姓名和公钥的目录也容易被篡改。 信息学院
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chap10.1.3 公钥证书
公钥证书
用户通过公钥证书交换各自公钥。 公钥证书由CA（Certificate Authority，证书 管理机构）为用户建立。 证书的形式为 C E [T // ID A // PU A ] A PR
PGP证书，X.509证书
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密码编码学与网络安全 p208
chap10.1.1 公钥的分配
公钥的公开发布
表面上看，公钥的特点是公钥可以公开发布。
简单，但它有个较大的缺点，即任何人都可以伪造这种公 钥的公开发布
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chap10.1.1 公钥的分配
公开可访问的目录
公钥的分配
公钥密码用于传统密码体制的密钥分配
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Chap10.1 公钥密码体制的密钥管理
公钥分配方法:
1)公开发布(public announcement) 广播密钥（如利用公开论坛） 2)公共可访问目录(publicly available directory) 一个可信组织负责公开目录{name, public-key}的维护 3)公钥授权(public-key authority) 通信时，双方向Public-key Authority申请对方的公钥 4)公钥证书(public-key certificates)