资讯安全—入门手册

n 圖l2-8顯示了每個循環的計算方式。 n 在認可Rijmen演算法之後，許多系統已經開始
出現Rijmen演算法。而且也成了取代TDES的 最佳選擇。
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12-2-8 其它私密金鑰演算法
n 在安全系統上可以選用的私密金鑰演算法如下：
n IDEA（International Data Encryption Algorithm，國也可以用在PGP（Pretty Good Privacy）。
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•圖12-3 One-Time pad運算方式
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12-2-4 資料加密標準
n 資料加密標準（Data Encryption Standard， DES）是由IBM在1970年代初期發展出來的演 算法。
n 在經過NSA審核、修正、認可之後，美國國家 標準與技術協會（United States National Institute of Standards and Technology， NIST），在1977年正式採用並做為DES的加 密標準。
暴力破解Unix系統的密碼，會比DES來得容易許多。
•基於前述的原因，大多數的Unix系統都提供使用shadow密碼檔案的選擇。 如果很容易暴力破解加密之後的密碼，因此將密碼隱藏起來可以增加系 統的安全性。不過和其他的系統一樣，如果root選擇不夠牢靠的密碼或是 密碼遭到破解，那麼使用者選用再好的密碼也於事無補。
重新排列替換選項1和2特定位元。 n 在圖12-4之中可以找到標示為『f』的函數。函
數內含稱為『S』區塊，這是一個將6位元輸入 轉換成4位元輸出的對照表（標準裡面也有定 義）。
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12-2-5 Triple DES
n 在1992年研究人員發現重複使用DES即可建立 牢靠的加密法則。因而產生了Triple DES （TDES）。
n 使用私密金鑰加密時，只要經過授權並擁有相 同金鑰的人，都可以讀取資訊的內容。
n 資訊的保護類型可簡化為金鑰的保護。 n 私密金鑰加密是使用相當廣泛的加密類型。
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什麼是私密鎖鑰加密？
n 由於加密／解密使用相同的金鑰，因此私密金 鑰加密也稱為對稱式金鑰加密。
n 只有金鑰的擁有人，才可以解密訊息。 n 在傳輸的過程中，訊息發生任何變化都會造成
•不同KEY
•圖12-9 公眾金鑰加密
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12-3-2 Diffie-Hellman金鑰交換
n Whitfield Diffie和Martin Hellman在1976年發展 出公眾金鑰加密系統。
n Diffie-Hellman系統，是用來解決私密金鑰系統 的金鑰配送問題。
n Diffie-Hellman並不能用於資訊的加密／解密。
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n 暴力攻擊是企圖利用所有可能的金鑰，企圖將 密文還原成原文。
n 利用系統周遭的缺點是最後一種攻擊方式。在 討論加密的內容時，一般都不太會探討這種問 題。
n 攻擊系統周遭的缺陷會比攻擊加密演算法來得 容易。
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12-2 認識私密金鑰加密
n 加密法可以分為『私密金鑰』與『公眾金鑰』 兩大類。
J = aj mod b。P2將J傳送給P1。
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5.P1計算k1 = Ji mod b。 6.P2計算k2 = Ij mod b。 7.結果就會產生 k1 = k2 = aij mod b，且k1和k2
n RC5：RC5是由MIT的Ron Rivest發展出來的。 它允許變動金鑰的長度。
n Skipjack：Skipjack是由美國政府使用Clipper Chip發展出來的。它使用80位元金鑰長度，在 可見的未來將會變得不夠牢靠。
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n Blowfish：Blowfish允許使用的金鑰長度最長 可達448位元，且在32位元處理器上執行會有 最佳化的執行效率。
n 牢靠度、適用於高速網路、可在硬體設備建置 等因素，都是這個演算法獲選的原因。
n Rijmen也是屬於區塊式密碼金鑰，區塊的大小 為128、192和256位元。
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n 截至目前為止，仍然沒有暴力破解金鑰長度的 計算方法。
n 依據原文的區塊大小和金鑰的長度而定，演算 法之中會包含10到14個循環。
成56位數。 n 系統會依據系統時間選擇12位元數字，這個數
字被稱為salt。 n 同時使用salt和密碼做為密碼加密函數的輸入
資料（詳見12-7）。
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n salt依據12位元的1補數產生4096組不同的方 式，修改DES演算法之中的一個排列表（E Permutation）。
n 起始原文是由56個0位元組成，而金鑰是來自 密碼的56個位元。
以顛倒的希伯來文構成的。 n 凱薩大帝（Julius Caesar）也曾經使用稱為
Caesar密碼的替換式密碼。 n 如果攻繫者充分收集密文，即可破解替換式密
碼。
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12-2-3 One-Time Pads
n 理論上來講，One-Time Pad（OTP）是唯一無法破解 的加密系統。
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n 透過加密可以提供下列三種安全服務：
n 機密性：不論是在傳輸或儲存設備之中，都可 以利用加密隱藏資訊。
n 完整性：不論是在傳輸或儲存設備之中，都可 以利用加密確認資訊的完整性。
n 可說明性：加密可以用來確認資訊的來源，且 可讓資訊的來源無法否認資訊的出處。
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12-1-2 針對加密的攻擊
n 演算法重複執行25次，每一次都是以前一次的 輸出做為輸入資料。
n 最後的輸出結果會轉換成11個字元，而salt會 轉換成2個字元並放在輸出資料的最前面。
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•圖12-7 Unix密碼演算法函式
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這個系統主要的弱點在於密碼的選用。因為大部分使 用者都會使用小寫字元做為密碼的內容，因此會產生 268種可能的組合，這個數字遠小於DES產生255金鑰 的可能組合。
function）做為密碼加密方式（也就是說，無 法從密文解出原文），不過還是需要探討應用 程式如何這種類型的DES。 n 每個使用者選擇一組密碼，該演算法使用密碼 的前八個字元。 n 密碼加密或裁掉超過8個字元的密碼。
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n 如果密碼長度少於8個位元，會補足8個字元。 n 取用每個字元的前七個位元，因此密碼會轉換
n DES密碼共有16個循環，每個循環都使用不同 的次金鑰（subkey），且每一個金鑰都會透過 自己的演算法取得16個次金鑰（詳見圖12-5）。
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•圖12-4 DES區塊演算法
•圖12-5 DES產生次金鑰演算法
n 在DES方塊圖之中，可以看到幾個重新排列的 替換方塊。
n 標準也定義了重新排列每一次替換的特定位元。 n 相同的演算法也可用來產生次金鑰，而且也會
n OTP使用一連亂數排列的數字，對一段訊息進行編碼 （詳見圖12-3）。
n 如果OTP真的全部都使用亂數、OTP只能使用一次， OTP的長度比訊息長，那麼就因為找不出密文中的金 鑰（OTP本身），因此也就無法解出訊息內容。
n OTP還有一點必須特別注意的事項 － 只能使用一次。 如果重複使用，就可能進行分析和破解。
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12-2-7 AES:Rijndael
n 為了取代DES，NIST在1997年公布AES （Advanced Encryption Standard，高等加密 標準）徵選活動。
n 在2000年底，NIST宣佈來自比利時的兩位密 碼學家 － JoanDaemon-VincentRijmen，他們 提出的Rijmen演算法贏得這項競賽。
n Twofish：Twofish使用128位元區塊，且可使 用128位元、192位元或256位元金鑰。
n CAST-128：CAST-128使用128位元金鑰，且 應用在較為新版的PGP之中。
n GOST：GOST用來回應DES的蘇聯標準，使用 256位元金鑰。
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12-3 認識公眾金鑰加密
n 發送端與接收端各有一組金鑰。兩組金鑰之間 相互關聯（因而稱為金鑰組），但金鑰的內容 不同。
n 在實務上，其中一組金鑰稱為公眾金鑰 （public key），另一把則稱為私密金鑰 （private key）。
n 金鑰組的擁有人保管私密金鑰，並對外公開公 眾金鑰。
n 公眾金鑰加密的另一個特色 － 即使擁有其中 一組金鑰也無法推算出另一組金鑰。
n 和私密金鑰加密相較之下，公眾金鑰加密算是 較新的發明。
n 兩者之間最大的不同點在於 － 用於運算的金 鑰數量不同。
n 在私密金鑰加密之中，加密／解密使用相同的 金鑰，但是公眾金鑰加密卻使用兩組不同的金 鑰。其中一組金鑰是用於資訊加密，而另一組 金鑰則是用於解密。
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什麼是公眾金鑰加密？
n 在運算的時候， TDES所需的時間約略是DES 的三倍，這是因為含有三次DES運算。
n 大多數的應用程式已選用TDES取代DES。
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•圖12-6 Triple DES方塊圖
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12-2-6 密碼加密
n 標準UNIX密碼加密機制是屬於DES的變形。 n 雖然實際上是採用單向函數（one-way
解密失敗，因此可以得知訊息是否遭到修改。
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n 私密金鑰加密無法確認建立金鑰、加密和傳送 有效訊息的人。
n 建立私密金鑰加密的速度相當快，而且很容易 利用軟體或硬體建置私密金鑰。
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•同樣KEY •圖12-2 私密金鑰加密
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12-2-2 替換式密碼