第三章 密钥管理技术
密钥管理内容详解
密钥管理现代密码学的一个基本原则是：一切秘密寓于密钥之中。
加密算法可以公开，密码设备可以丢失，如果密钥丢失则敌手就可以完全破译信息。
另外，窃取密钥的途径比破译密码算法的代价要小得多，在网络攻击的许多事件中，密钥的安全管理是攻击的一个主要环节。
因此，为提高系统的安全性必须加强密钥管理。
密钥管理是一项综合性的技术。
密钥的安全保护是系统安全的一个方面。
密钥管理包括密钥的生成、分发、存储、销毁、使用等一系列过程。
关于密码管理需要考虑的环节包括：（1）密钥生成密钥长度应该足够长。
一般来说，密钥长度越大，对应的密钥空间就越大，攻击者使用穷举猜测密码的难度就越大。
选择好密钥，避免弱密钥。
由自动处理设备生成的随机的比特串是好密钥，选择密钥时，应该避免选择一个弱密钥。
对公钥密码体制来说，密钥生成更加困难，因为密钥必须满足某些数学特征。
ANSI X9.17标准规定了一种密钥生成方法。
设E k（X）表示用密钥K对X进行三重DES 加密。
K是为密钥产生器保留的一个特殊密钥。
V 0是一个秘密的64比特种子，T是一个时间戳。
欲产生随机密钥Ri，计算：R i= E k (E k (T i)⊕Vi)欲产生Vi+1 ，计算：Vi+1=E k (E k (T i)⊕R i)要把R i转换为DES密钥，只要调整每一个字节第8位奇偶性，产生一对密钥后再串接起来可得到一个128比特的密钥。
（2）密钥分发采用对称加密算法进行保密通信，需要共享同一密钥。
通常是系统中的一个成员先选择一个秘密密钥，然后将它传送另一个成员或别的成员。
X9.17标准描述了两种密钥：密钥加密密钥和数据密钥。
密钥加密密钥加密其它需要分发的密钥；而数据密钥只对信息流进行加密。
密钥加密密钥一般通过手工分发。
为增强保密性，也可以将密钥分成许多不同的部分然后用不同的信道发送出去。
对于大型网络，每对用户必须交换密钥，n个人的网络总的交换次数为n（n-1）/2，这种情况下，通常建造一个密钥分发中心负责密钥的管理。
密钥管理技术
密钥管理技术一、摘要密钥管理是处理密钥自产生到最终销毁的整个过程的的所有问题，包括系统的初始化，密钥的产生、存储、备份/装入、分配、保护、更新、控制、丢失、吊销和销毁等。
其中分配和存储是最大的难题。
密钥管理不仅影响系统的安全性，而且涉及到系统的可靠性、有效性和经济性。
当然密钥管理也涉及到物理上、人事上、规程上和制度上的一些问题。
密钥管理包括：1、产生与所要求安全级别相称的合适密钥；2、根据访问控制的要求，对于每个密钥决定哪个实体应该接受密钥的拷贝；3、用可靠办法使这些密钥对开放系统中的实体是可用的，即安全地将这些密钥分配给用户；4、某些密钥管理功能将在网络应用实现环境之外执行，包括用可靠手段对密钥进行物理的分配。
二、关键字密钥种类密钥的生成、存储、分配、更新和撤销密钥共享会议密钥分配密钥托管三、正文（一）密钥种类1、在一个密码系统中，按照加密的内容不同，密钥可以分为一般数据加密密钥(会话密钥)和密钥加密密钥。
密钥加密密钥还可分为次主密钥和主密钥。
（1）、会话密钥, 两个通信终端用户在一次会话或交换数据时所用的密钥。
一般由系统通过密钥交换协议动态产生。
它使用的时间很短，从而限制了密码分析者攻击时所能得到的同一密钥加密的密文量。
丢失时对系统保密性影响不大。
（2）、密钥加密密钥（Key Encrypting Key，KEK）, 用于传送会话密钥时采用的密钥。
（3）、主密钥（Mater Key）主密钥是对密钥加密密钥进行加密的密钥，存于主机的处理器中。
2、密钥种类区别（1）、会话密钥会话密钥(Session Key)，指两个通信终端用户一次通话或交换数据时使用的密钥。
它位于密码系统中整个密钥层次的最低层，仅对临时的通话或交换数据使用。
会话密钥若用来对传输的数据进行保护则称为数据加密密钥，若用作保护文件则称为文件密钥，若供通信双方专用就称为专用密钥。
会话密钥大多是临时的、动态的，只有在需要时才通过协议取得，用完后就丢掉了，从而可降低密钥的分配存储量。
密钥管理系统技术方案
1. 密钥管理系统技术方案1.1. 密钥管理系统得设计前提密钥管理就是密码技术得重要环节。
在现代密码学中,在密码编码学与密码分析学之外,又独立出一支密钥管理学。
密钥管理包括密钥得生成、分配、注入、保管、销毁等环节,而其中最重要得就就是密钥得分配。
IC卡得密钥管理机制直接关系到整个系统得安全性、灵活性、通用性。
密钥得生成、发行、更新就是系统得一个核心问题,占有非常重要得地位。
为保证全省医疗保险系统得安全使用、保证信息不被侵犯,应在系统实施前建立起一套完整得密钥管理系统。
密钥管理系统得设计目标就是在安全、灵活得前提下,可以安全地产生各级主密钥与各类子密钥,并将子密钥安全地下发给子系统得发卡中心,用来产生SAM卡、用户卡与操作员卡得各种密钥,确保以上所有环节中密钥得安全性与一致性,实现集中式得密钥管理。
在全省内保证各个城市能够发行自己得用户卡与密钥卡,并由省级管理中心进行监控。
1.2. 密钥管理系统得设计方法1.2.1. 系统安全得设计本系统就是一个面向省级医疗保险行业、在各个城市进行应用得系统,系统最终所发行得卡片包括SAM卡与用户卡。
SAM卡将放在多种脱机使用得设备上;用户卡就是由用户自己保存与使用并存储用户得基本信息与电子资金信息。
系统设计得关键就是保障系统既具有可用性、开放性,又具有足够得安全性。
本系统密钥得存储、传输都就是使用智能卡来实现得,因为智能卡具有高度得安全性。
用户卡(提供给最终用户使用得卡片)上得密钥根本无法读出,只就是在达到一定得安全状态时才可以使用。
SAM卡(用来识别用户卡得认证密钥卡)中得密钥可以用来分散出用户卡中部分脱机使用得密钥,但也无法读出。
各级发行密钥母卡上得密钥在达到足够得安全状态时可以导出,但导出得密钥为密文,只有送到同类得卡片内才可以解密。
本系统得安全机制主要有卡片得物理安全、智能卡操作系统得安全、安全得算法、安全得密钥生成与存储、密钥得安全传输与分散、保障安全得管理措施与审计制度。
密钥管理制度范文
密钥管理制度范文密钥管理制度一、前言密钥是现代信息安全的基础，是确保信息传输的机密性、完整性和可靠性的重要手段。
合理而严格的密钥管理制度是信息系统保密工作的重要组成部分，对于保护信息系统的安全性和稳定性具有重要意义。
本制度的目的在于规范和管理密钥的生成、存储、使用、注销等过程，确保密钥的安全性和可靠性。
二、密钥管理的基本原则1. 安全性原则：保证密钥的安全性是密钥管理最重要的原则。
密钥的生成、存储、分发和注销等操作都必须在安全的环境下进行，确保密钥不被未授权的人员获取。
2. 可用性原则：密钥的生成、存储和分发必须保证操作的便捷性和可行性，以便在需要时及时使用。
3. 可靠性原则：密钥管理过程中的各个环节必须可靠，确保密钥的正确性和完整性。
4. 分工原则：密钥管理工作需要有明确的责任划分和分工合作，确保密钥管理工作的顺利进行。
三、密钥管理的组织架构1. 密钥管理委员会：负责制定和管理密钥管理制度，审批和监督密钥相关事宜。
2. 密钥管理部门：负责具体的密钥管理工作，包括密钥的生成、存储、分发和注销等。
3. 密钥管理员：负责密钥管理部门的日常运作和具体操作，保证密钥管理工作的顺利进行。
四、密钥的生命周期管理1. 密钥生成：密钥必须在安全的环境下生成，生成算法应该是可靠和安全的。
新生成的密钥必须保存在安全的介质中，防止被未授权的人员获取。
2. 密钥存储：密钥存储是密钥管理的重要环节，必须采取严密的措施保证密钥的安全性。
密钥存储介质必须是安全的，具备防火、防水、防电磁辐射等功能。
3. 密钥分发：密钥分发是将密钥发送到使用方，必须采取安全可靠的方式。
密钥应通过加密的方式进行分发，确保密钥在传输过程中不被泄露。
4. 密钥使用：使用方在使用密钥时必须遵循相关的操作规程。
密文的加解密和签名验签等操作必须在安全的环境下进行，确保密钥的安全性。
5. 密钥更新：密钥的更新是保证密钥安全性的重要手段之一。
密钥必须定期更新，一旦密钥泄露或者出现其他安全威胁，必须立即更新密钥。
第三章 现代密码技术及应用
② 计算(n)。用户再计算出 n 的欧拉函数
(n) (p 1)(q 1)
(9-9)
(n) 定义为不超过 n 并与 n 互素的数的个数。
③ 选择 e。用户从[0, (n) 1]中选择一个与 (n)互素的
数 e 作为公开的加密指数。
(2) 密钥的产生（续）
④ 计算 d。用户计算出满足下式的 d
但从已知的PK不可能推导出SK。
（2）认证模型：发方私钥加密，发方公钥解密 数字签名的原理
RSA算法： RSA算法是由Rivest，Shamir和Adleman于1978年 提出的，曾被ISO/TC97的数据加密委员会SC20推 荐为公开数据加密标准。 RSA体制是根据寻求两个大素数容易，而将他们的 乘积分解开则极其困难这一原理来设计的。
ed 1 mod (n)
作为解密指数。 ⑤ 得出所需要的公开密钥和秘密密钥：
公开密钥（即加密密钥）PK {e, n} 秘密密钥（即解密密钥）SK {d, n}
(9-10)
(3) 正确性的例子说明
设选择了两个素数，p 7, q 17。 计算出 n pq 7 17 119。 计算出 (n) (p 1)(q 1) 96。 从[0, 95]中选择一个与 96 互素的数e。 选 e 5。然后根据(9-10)式，
公钥加密机制根据不同的用途有两种基本的模型： （1）加密模型：收方公钥加密，收方私钥解密
用于加密模式的公开密钥算法具有以下特点：
用加密密钥PK对明文X加密后，再用解密密钥 SK解密即得明文，即DSK(EPK(X))=X；
加密密钥不能用来解密，即DPK(EPK(X)≠X； 在计算机上可以容易地产生成对的PK和SK，
将明文数据进行某种变换，使其成为不可理解 的形式，这个过程就是加密，这种不可理解的 形式称为密文。
密钥管理技术
密钥管理技术
密钥管理技术是指通过对密钥的安全管理和控制，确保数据保密性、完整性和可用性的一种技术。
密钥管理技术包括密钥生成、密钥分发和密钥更新等方面的内容，同时还要考虑密钥的存储、保管和撤销等操作。
密钥管理技术广泛应用于数据加密、数字签名、身份认证等领域，在现代信息安全中起到至关重要的作用。
为了提高密钥管理的安全性，企业和组织需要建立健全的密钥管理制度，并采用一系列技术手段，如密码学算法、安全模块、密钥卡等，来加强密钥的保护和安全性。
密钥管理系统
密钥管理系统现代社会中，信息安全已经成为一个不可忽视的问题。
在信息传输和存储过程中，密钥扮演着重要的角色。
密钥管理系统在加密通信、数字签名、身份认证等领域发挥着至关重要的作用。
本文将对密钥管理系统进行探讨，并介绍其基本原理、常见的应用场景和相关技术。
一、基本原理密钥管理系统是指管理和保护密钥的一系列措施和流程。
它的基本原理包括密钥生成、密钥分发、密钥存储和密钥更新。
密钥生成是指根据特定算法生成密钥对或密钥链。
密钥分发是将生成的密钥分发给合法的使用者，通常采用安全通道进行传输。
密钥存储是将密钥妥善保存，并限制非授权访问。
密钥更新是在密钥使用过程中，定期更换密钥以提高系统的安全性。
二、应用场景1. 数据加密密钥管理系统广泛应用于数据加密领域。
在网络通信中，对敏感数据进行加密是保护数据安全的一种重要手段。
通过密钥管理系统，接收方可以获得解密所需的密钥，在保证通信安全性的同时，实现数据的机密性和完整性。
2. 数字签名数字签名是确认数据来源和完整性的一种安全机制。
密钥管理系统用于生成和管理数字签名所需的公钥和私钥。
发送方使用私钥对数据进行签名，接收方使用公钥验证签名的有效性。
通过密钥管理系统，可以确保数字签名的安全性，防止伪造和篡改。
3. 身份认证密钥管理系统在身份认证方面也发挥着重要作用。
通过生成和管理公私钥对，可实现安全的身份认证。
例如，在电子商务中，客户使用私钥加密订单信息，服务提供商使用公钥进行解密和认证。
三、相关技术1. 公钥基础设施（PKI）公钥基础设施是密钥管理系统的重要组成部分。
它包括证书颁发机构、数字证书、证书撤销列表等。
PKI通过建立信任链，提供了可靠的密钥管理和身份认证机制。
2. 双因素认证双因素认证是一种提高安全性的措施，要求用户同时提供两种不同的认证因素，例如密码和指纹。
密钥管理系统可以配合双因素认证实现更高级别的身份验证。
3. 密钥分割密钥分割技术将密钥分成多个部分，并分发给多个参与方，只有当多个部分齐聚时才能还原密钥。
某银行密钥管理办法
xxxx银行密钥管理办法第一章总则第一条为规范xxxx银行（以下简称“我行”）密钥的管理工作，保护我行客户敏感信息，保证交易数据的保密性、完整性、真实性，结合我行实际，特制定本办法。
第二条本办法所称的密钥，是指使用密码学算法，对系统传输或存储的数据进行加密或解密的一组信息编码，其对密码的运算起控制作用。
第三条本办法适用于我行各类信息系统中的商用硬件加密设备（包括加密设备、加密卡）、商用软件加密算法及相应密钥系统和服务器证书的适用和管理。
对于外部机构提供的密钥，其注入、保管、销毁环节同样适用本办法。
第四条密钥的管理遵循“信息拆分、双重控制、严密交接、妥善保管”的原则。
第二章部门及职责第五条总行信息科技部作为我行密钥管理职能部门，负责密钥的生成工作，同时履行其管理范围内的密钥的注入、销毁等职责。
第六条信息科技部技术支持中心作为密钥保管机构，负责密钥的生成和使用工作，负责接收各密钥组件以及相关的资料档案，并做好相关的收集、分类归档、保管等工作，同时对存放密钥组件的保险设备进行安全管理，负责加密机及密码管理平台的管理工作。
第七条总行其它部门、分行、支行根据业务需要，配备对应的密钥生成人员，配合密钥管理机构做好对应业务系统密钥的生成、传输、注入、销毁等工作。
第八条风险管理部作为信息科技风险管理机构，配备密钥监督人员，负责监督在主密钥生命周期内各项操作过程的规范性及操作风险。
第三章密钥的申请与生成第九条新增或换领密钥时，应由密钥申请机构向密钥的管理职能部门提交《密钥申请书》，注明密钥的操作人员、名称、用途、组件成份等信息。
第十条密钥管理职能部门对密钥申请信息进行核准，并依据提交的申请信息，组织密钥生成人员和密钥监督人员生成或注入密钥。
第十一条密钥及其组件的生成须遵循随机或伪随机生成的原则，可由加密设备配套软件产生或人工方式产生。
生成的密钥必须无法预知和重复，不允许使用计算机语言中固有随机函数产生密钥。
第十二条密钥生成人员在密钥组件生成后应记录密钥内容，填写《密钥记录表》，并将该密钥记录用信封封存，由密钥生成人员和密钥监督人员共同加盖密封章或签名章并移交保管，其转移过程必须做好相应的记录。
网络信息安全第三章-1
n 1
r 0
n 1
gcd( a , b ) r n
例：利用Euclid 算法求gcd(1694，917)
1694 917 1 777
917 777 1 140
777 140 5 77
140 77 1 63
77 631 14 63 14 4 7
公钥密码体制的基本原理
对称密码体制的缺点
• 密钥必须秘密地分配 • 如果密钥被损害了，攻击者就能解密所有消息，并可以假
装是其中一方。
• 密钥分配和管理
传统密钥管理两两分别用一对密钥时，则当用户量增大时密钥空
间急剧增大如: n=100 时C(100,2)=4,995 n=5000时C(5000,2)=12,497,500
• 计算Ø (n)=(p-1)(q-1)
• 选择e , 使它成为是Ø (n)的一个互质数
• 确定d , 使得d*e=1mod Ø (n),并且d< Ø (n)
d为私钥，e为公钥，p、q不再需要，丢弃。
RSA算法描述
2.加密
(1) 把m分成等长数据块m1、m2、…、mi 2s≤n，s要尽可能的大。 (2) 对应的密文是
困难的。
欧几里（Euclid ）算法
gcd(a, b) ?
a bq r
1 1 2 1
用于求两个数 的最大公约数
1
0r b 0r r
2 3 1
b rq r
1 2 3
2
r rq r
3
0r r
2
r r q r
n2 n 1 n
n
0r r
n
n 1
r rq r
密钥管理系统
密钥管理系统1.介绍1.1.目的本文档旨在提供一个详细的密钥管理系统的规范和操作指南，以确保安全管理和使用密钥，保护系统和数据的安全性。
1.2.范围本文档适用于公司内部使用的密钥管理系统，包括密钥的、分发、存储、轮换、注销等相关流程和操作。
2.密钥管理概述2.1.密钥管理定义密钥管理是一种通过安全的方式、分发、存储和维护密钥的管理过程。
2.2.密钥管理目标- 确保密钥的机密性、完整性和可用性- 确保密钥的合规性和符合法律法规的要求- 确保密钥的与时俱进，及时轮换和注销2.3.密钥管理的重要性密钥是保护敏感信息和系统安全的基石，良好的密钥管理可以降低信息泄漏和系统受损的风险。
3.密钥管理流程3.1.密钥3.1.1.密钥算法3.1.2.密钥长度要求3.1.3.密钥参数设置3.2.密钥分发3.2.1.密钥分发策略3.2.2.密钥分发方式3.2.3.密钥分发控制措施3.3.密钥存储3.3.1.密钥存储介质3.3.2.密钥存储位置3.3.3.密钥存储访问控制3.4.密钥轮换3.4.1.密钥轮换策略3.4.2.密钥轮换周期3.4.3.密钥轮换流程3.5.密钥注销3.5.1.密钥注销策略3.5.2.密钥注销流程3.5.3.密钥注销记录4.密钥管理安全要求4.1.密钥保护4.1.1.密钥传输保护4.1.2.密钥存储保护4.2.密钥使用控制4.2.1.密钥使用权限控制4.2.2.密钥使用审计4.3.密钥备份和恢复4.3.1.密钥备份策略4.3.2.密钥恢复流程4.4.密钥归档和销毁4.4.1.密钥归档策略4.4.2.密钥销毁流程5.监控与审计5.1.密钥管理系统监控5.2.密钥管理系统审计5.3.密钥管理系统异常处理附件：本文档未涉及附件。
法律名词及注释：1.机密性：信息被授权人员访问的能力。
2.完整性：信息被篡改或破坏的能力。
3.可用性：信息可用于其授权用途的能力。
第3章 物联网的密钥管理
18
第三章 物联网的密钥管理
3.1 密钥管理类型 3.2 密钥管理安全问题及安全需求 3.3 全局密钥管理方案 3.4 随机密钥预分配方案 3.5 基于矩阵的密钥管理方案 3.6 基于EBS的密钥管理方案 3.7 LEAP协议和SPINs协议 3.8 适用于WIA-PA标准的密钥管理方案
9
3.2 密钥管理安全问题及安全需求
安全需求
结合物联网感知层的特性，密钥管理方案应该满足以 下几种安全需求：
真实性(Authenticity) 机密性(Confidentiality) 完整性(Integrity) 可扩展(Scalability) 灵活性(Flexibility)
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第三章 物联网的密钥管理
假设节点N1被攻击者捕获， 攻击者可以获得被捕获节点的
三个管理密钥k1、k2和k3。安全 管理者需要撤销节点N1上的密 钥，由于节点N1未知管理密钥 有k4和k5，所以可以利用k4和k5 进行密钥更新.
N1
E k4 S ', E k1 k1 ' , E k2 k 2 ' , E k3 k3 '
2. 密钥材料预分配阶段
将矩阵G的第i列和矩阵A的第i行存储于节点i的存储单元内。
3. 对密钥建立阶段
若节点i和节点j进行通信，首先交换各自存储的矩阵G的信 息，节点i计算kij Ai Gj ，节点j计算k ji Aj Gi 。
kij k ji
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第三章 物联网的密钥管理
3.1 密钥管理类型 3.2 密钥管理安全问题及安全需求 3.3 全局密钥管理方案 3.4 随机密钥预分配方案 3.5 基于矩阵的密钥管理方案 3.6 基于EBS的密钥管理方案 3.7 LEAP协议和SPINs协议 3.8 适用于WIA-PA标准的密钥管理方案
机关单位密钥管理制度范本
机关单位密钥管理制度范本第一章总则第一条为了加强机关单位密钥管理，确保国家秘密安全，根据《中华人民共和国保守国家秘密法》等法律法规，制定本制度。
第二条本制度适用于机关、单位在日常工作中涉及国家秘密的密钥生成、使用、保管、销毁等环节。
第三条机关单位应当建立健全密钥管理制度，明确责任分工，加强对密钥管理工作的组织领导与监督检查。
第二章密钥生成与使用第四条机关单位应当根据国家秘密的等级和保密要求，合理确定需要使用密钥的系统和环节。
第五条机关单位应当采用国家认可的加密技术和密钥生成设备，生成符合国家保密要求的密钥。
第六条机关单位应当对密钥的使用人员进行审查，确保其具备相应的保密知识和技能。
第七条机关单位应当明确密钥的使用范围和期限，确保密钥在有效期内使用，并及时更换。
第八条机关单位应当建立健全密钥使用记录制度，详细记录密钥的使用情况，便于跟踪和管理。
第三章密钥保管与维护第九条机关单位应当指定专门的密钥保管人员，负责密钥的统一保管和日常维护。
第十条密钥保管人员应当具备良好的政治素质和职业素养，不得泄露国家秘密。
第十一条机关单位应当采取物理和逻辑相结合的措施，确保密钥的安全保管，防止密钥丢失、泄露或被非法使用。
第十二条机关单位应当定期对密钥进行安全检查和维护，确保密钥的安全性和有效性。
第四章密钥的撤销与销毁第十三条机关单位应当及时撤销不再使用的密钥，并采取必要措施，确保撤销的密钥不再被使用。
第十四条机关单位应当对撤销的密钥进行销毁，销毁方式应当符合国家保密要求。
第十五条机关单位应当对销毁的密钥进行记录，并纳入保密档案，便于查阅和审计。
第五章违规处理与责任追究第十六条机关单位应当建立健全密钥管理违规处理制度，对违反本制度的单位和个人进行处理。
第十七条违反本制度的单位和个人，应当依法承担相应的法律责任。
第六章附则第十八条本制度自发布之日起施行。
第十九条本制度的解释权归机关单位。
第二十条机关单位可以根据本制度，制定具体的实施细则。
密钥管理技术
密钥的存储
密钥的安全存储实际上是针对静态密钥的保护； 如果密钥不是在使用时临时实时产生并一次使用，则必然 要经历存储的过程。
其目的是确保密钥的秘密性、真实性以及完整性。
对静态密钥的保护常有两种方法：
¾ 基于口令的软保护； 文件形式或利用确定算法来保护密钥。
¾ 基于硬件的物理保护； 存入专门密码装置中(如ICCard、USB Key、加密卡等)。
主密钥 密钥加密密钥
会话密钥 明文 加密
一般是用来对传输的会话 密钥进行加密时采用的密
主密钥
钥。密钥加密密钥所保护
的对象是实际用来保护通
信或文件数据的会话密钥。
密钥加密密钥
在一次通信或数据交换中，
用户之间所使用的密钥，
是由通信用户之间进行协
商得到的。它一般是动态
地、仅在需要进行会话数 据加密时产生，并在使用
4.注册建立请求
RA 5.注册建立结果
7.证书请求 8.证书响应
9.
证书库 证 书 发 布
CA
证书的更新
更新原因 ¾ 证书过期； ¾ 一些属性的改变； ¾ 证书的公钥对应的私钥泄露。
最终实体证书更新
一般发放新证书。
CA证书更新
产生新CA证书和新用旧证书(用新证书的私钥签名)。 保证实体的旧证书仍能使用，直到所有旧证书都过期 ，取消新用旧证书；
密钥恢复措施需要考虑恢复密钥的效率问题，能在故障 发生后及时恢复密钥。
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密钥的更新
以下情况需要进行更新：
¾密钥有效期结束； ¾已知或怀疑密钥已泄漏； ¾通信成员中有人提出更新密钥。
更新密钥应不影响信息系统的正常使用，密钥注入必须在 安全环境下进行并避免外漏。现用密钥和新密钥同时存在时应 处于同等的安全保护水平下。更换下来的密钥一般情况下应避 免再次使用，除将用于归档的密钥及时采取有效的保护措施以 外应及时进行销毁处理。密钥更新可以通过再生密钥取代原有 密钥的方式来实现。
密钥管理方案
密钥管理方案密钥管理方案概述密钥是在计算机安全领域中广泛使用的一种加密算法。
好的密钥管理方案能够确保密钥的安全性和可维护性，从而有效保护系统的数据和资产。
本文档将介绍一个密钥管理方案的设计和实施。
密钥管理的挑战密钥管理面临以下挑战：1. **安全性**：密钥是保护系统安全的关键，因此密钥的安全性至关重要。
任何对密钥的未经授权访问都可能导致系统的数据泄露或篡改。
2. **可扩展性**：随着系统规模的增长，密钥的数量也会增加。
因此，密钥管理方案必须能够轻松地扩展到处理大量密钥的能力。
3. **可维护性**：密钥需要定期进行更换和更新，以保持系统的安全性。
密钥管理方案应该能够方便地进行密钥的轮换和更新。
4. **合规性**：密钥管理方案必须符合相关的安全和法规要求，例如PCI DSS和GDPR等标准。
设计原则在设计密钥管理方案时，应遵循以下原则：1. **最小权限原则**：每个密钥应该只授予最小必要的权限，以限制对该密钥的访问和使用。
2. **分离职责**：密钥的管理和使用应该由不同的角色和团队负责，以提高安全性。
3. **加密存储**：密钥应该以加密方式存储，并确保只有授权的人员可以解密和使用密钥。
4. **密钥轮换**：定期对密钥进行更换和更新，以降低密钥被破解的风险。
5. **审计和监控**：密钥管理方案应该具有审计和监控功能，以便追踪密钥的使用和检测异常行为。
密钥管理方案的实施密钥管理方案的实施包括以下步骤：1. 密钥生成首先，需要使用安全的随机数生成器生成密钥。
生成的密钥应具有足够的长度和复杂性，以提高破解难度。
同时，应该将生成的密钥存储在安全的存储介质上，例如硬件安全模块（HSM）。
2. 密钥分发生成密钥后，需要安全地分发密钥给相关的角色和团队。
密钥的分发可以通过加密通信渠道或面对面交付的方式进行。
分发的过程应该被记录和审计，以确保密钥的安全性。
3. 密钥使用在系统中使用密钥之前，需要进行访问控制和身份验证。
密钥管理
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区分密钥与一般数据的好处：
密钥作为密码变换的参数，起到“钥匙”的作用，通过加密变换
操作，可以将明文变换为密文，或者通过解密变换操作，将密文恢复 为明文 。
(1) 在一个加密方案中不用担心算法的安全性，即可以认为算法是公开
的，只要保护好密钥就可以了，很明显，保护好密钥比保护好算法要 容易得多；
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密钥管理的原则（续）
(5) 密钥分级原则 可减少受保护的密钥的数量，又可简化密钥的管理工作。 一般可将密钥划分为三级：主密钥，二级密钥，初级密钥。 (6) 密钥更新原则 密钥必须按时更新。否则，即使是采用很强的密码算法， 使用时间越长，敌手截获的密文越多，破译密码的可能性就越 大。 (7) 密钥应当有足够的长度 密码安全的一个必要条件是密钥有足够的长度。密钥越长， 密钥空间就越大，攻击就越困难，因而也就越安全。 (8) 密码体制不同，密钥管理也不相同 由于传统密码体制与公开密钥密码体制是性质不同的两种 密码，因此它们在密钥管理方而有很大的不同。
A-T : IDA, IDB T-A : EKA(Ks, IDB) A-B : EKB(KS,IDA)
10/29
2.2基于KTC的密钥分发-KDC 1 1
KDC
2
2
A
3
B
A
B
A-T : EKA(Ks, IDB) T-A : EKB(KS,IDA) A-B : EKB(KS,IDA)
A-T :EKA(Ks, IDB) T-B : EKB(KS,IDA)
扩展项(可选) 颁发者的签名
14/29
数字证书的管理
① 数字证书的签发
由认证机构CA负责
② 数字证书的更新
第三章对称密钥体制
•
分组密码的典型攻击方法
最可靠的攻击办法:强力攻击 最有效的攻击:差分密码分析,通过分析明文对的 差值对密文对的差值的影响来恢复某些密钥比特. 线性密码分析:本质上是一种已知明文攻击方法, 通过寻找一个给定密码算法的有效的线性近似表 达式来破译密码系统 插值攻击方法 密钥相关攻击
强力攻击
穷尽密钥搜索攻击:
P-盒置换为：
16 7 20 21 29 12 28 17 1 15 23 26 10 2 8 24 14 32 27 3 9 19 13 30 6 25 5 18 31 4 22 11
在变换中用到的S1,S2...S8为选择函数，俗称为S-盒，是 DES算法的核心。其功能是把6bit数据变为4bit数据。 S1: 14 4 13 1 2 15 11 8 3 10 6 12 5 9 0 7 0 15 7 4 14 2 13 1 10 6 12 11 9 5 3 8 4 1 14 8 13 6 2 11 15 12 9 7 3 10 5 0 15 12 8 2 4 9 1 7 5 11 3 14 10 0 6 13 在S1中，共有4行数据，命名为0，1、2、3行；每行有16列， 命名为0、1、2、3，......，14、15列。 现设输入为： D＝D1D2D3D4D5D6 令：列＝D2D3D4D5 行＝D1D6 然后在S1表中查得对应的数，以4位二进制表示，此即 为选择函数S1的输出。
密钥Ki(48bit)的生成算法
DES的破解
DES的实际密钥长度为56-bit，就目前计算机的计 算机能力而言，DES不能抵抗对密钥的穷举搜索攻击。 1997年1月28日，RSA数据安全公司在RSA安全年 会上悬赏10000美金破解DES，克罗拉多州的程序员 Verser在Inrernet上数万名志愿者的协作下用96天的时 间找到了密钥长度为40-bit和48-bit的DES密钥。 1998年7月电子边境基金会（EFF）使用一台价值25 万美元的计算机在56小时之内破译了56-bit的DES。 1999年1月电子边境基金会（EFF）通过互联网上的 10万台计算机合作，仅用22小时15分就破解了56-bit 的ＤES。 不过这些破译的前提是， 不过这些破译的前提是，破译者能识别出破译的结 果确实是明文，也即破译的结果必须容易辩认。 果确实是明文，也即破译的结果必须容易辩认。如果 明文加密之前经过压缩等处理，辩认工作就比较困难。 明文加密之前经过压缩等处理，辩认工作就比较困难。
密钥 管理
知道
层次式密钥控制
将整个网络划
分成多个安全域
KD1
，每个安全域设
置一个KDC，所
有不同安全域的 KD2
KD3
KDC可以构成一
个层次结构，如
图示：
KD4
KD5
KD6
KD7
例2：KDC7下面的一个用户需要与KDC6管辖的
一个用户建立共享密钥。
如何和KD6 建立共享密
共享密钥Ks
新密钥Ke
Ks Ke
方法四：如果双方与信任的第三方之间分别有一共享
密钥，那么可由信任的第三方选取一个密钥并 通过各自的享密钥加密发送给双方。
K1Ks K2Ke
与A的共享密钥为 K1
与B的共享密钥为 K2
A
B
小结
这样的可信第三方通常是一个专门负责为用户 分配密钥的密钥分配中心（KDC：Key Distribution Center）。在这样的背景下，系统的 每个用户（主机、应用程序或者进程）与KDC建 立一个共享密钥，即主密钥。
★必须有一个共享的会话密钥 ★时常更新会话密钥
避免攻击者获得密钥
单钥体制密钥分配方法：
方法一：由通信双方中的一方选取并用手 工方式发送给另一方；
手工选 取密 钥
方法二：由双方信任的第三方选取并用手 工方式发送给通信的双方；
方法三：如果双方之间已经存在一个共享密钥，则
其中一方选取新密钥后可用已共享的密钥加 密新密钥，然后通过网络发送给另一方；
最高，通常不受密码学手段保护
采用手工分配。
一般较长
密钥分类的好处
这种分层的密钥结构使每一个密钥被使用 的次数都不太多，同一密钥产生的密文数量不 太大，能被密码分析者利用的信息较少，有利 于系统的安全。
密钥管理制度
密钥管理制度
第一条应采取加密技术等措施来有效保护密钥，以免密钥被非法修改和破坏。
第二条应对生成、存储和归档保存密钥的设备采取物理保护。
第三条必须使用经过安全部门批准的加密机制进行密钥分发，并记录密钥的分发过程，以便审计跟踪。
第四条应当明确密钥的激活和去激活日期，即密钥生存期，使之只在生存期内有效，生存期的长短取决于使用环境及加密技术。
第五条应建立应对有关获取密钥的法律要求的程序，如需要作为法律证据时，加密信息可能需要采用解密形式提供。
第六条要加强对公钥的保护，如采用值得信赖的、得到公认的认证中心来发布公钥证书，并且控制证书的发布和使用范围。
第七条应在与外部加密服务提供商（如认证中心）之间的服务协议或合同中，涵盖责任、服务可靠性以及服务响应时间等内容。
第八条在涉及使用加密技术、加密服务时，系统责任人必须正确评估并记录此类应用的风险。
密钥管理的基本概念
密钥管理的基本概念密钥管理是指生成、存储、分发、更新、撤销和销毁密钥的过程。
在密码学中，密钥是用于加密和解密信息的关键参数，其安全性和可靠性对于保证信息的安全至关重要。
以下是密钥管理的基本概念：1. 密钥生成：产生一个密钥，它可以是随机的或者基于特定的算法。
密钥的长度和复杂度通常取决于所使用的加密算法的安全级别。
2. 密钥存储：安全地存储密钥，以防止未授权的访问。
存储可以是在硬件安全模块（HSM）、软件密钥库或者安全的云服务中。
3. 密钥分发：将密钥分发给需要加密通信或加密数据的实体。
分发过程需要确保密钥在传输过程中不被截获。
4. 密钥更新：定期更新密钥，以增强安全性。
更新过程应确保旧密钥不被继续使用，同时新密钥的安全性得到保障。
5. 密钥撤销：当密钥泄露或者不再需要时，应立即撤销该密钥。
撤销的密钥应该从所有使用环境中删除。
6. 密钥销毁：彻底销毁不再使用的密钥，以防止密钥被未授权的第三方获取。
销毁过程应当确保密钥无法被恢复。
7. 密钥管理系统（KMS）：是指支持密钥生命周期管理功能的系统，它可以自动化上述密钥管理的过程。
8. 合规性：密钥管理还需要符合相关的法律法规和标准，如GDPR、ISO/IEC 27001等，确保信息处理符合规定的安全要求。
9. 密钥长度和算法：密钥的长度通常决定了加密算法的强度。
选择合适的密钥长度和算法是密钥管理的重要部分。
10. 访问控制：严格控制对密钥的访问权限，确保只有授权的个人或系统才能访问和管理密钥。
密钥管理是信息安全中的一项基础工作，对于保护数据的安全和隐私具有重要作用。
不当的密钥管理可能导致信息泄露，造成严重的后果。
因此，建立健全的密钥管理制度和流程是每一个组织的安全必修课。
密钥安全管理制度
密钥安全管理制度密钥安全管理制度第一章总则第一条为加强我省居民健康卡密钥管理,规范技术操作与工作流程，确保居民健康卡制作、发行、应用安全，根据国家卫生计生委《居民健康卡密钥管理办法》，制定本办法。
第二条河北省卫生计生委负责制定全省居民健康卡密钥管理总体规划并建立省密钥管理中心。
省密钥管理中心设在河北省卫生信息中心，负责居民健康卡省级密钥管理系统日常运行和维护工作。
第二章密钥类型第三条河北省居民健康卡对称密钥采用“两级建设三级分散”机制生成。
由国家卫生计生委居民健康卡管理中心（以下简称国家中心）生成根密钥，通过分散机制逐级下发至省密钥管理中心，直至居民健康卡和终端SAM卡。
第四条河北省居民健康卡使用的SAM卡由国家卫生计生委制作发放，并写入“发卡机构公钥证书”。
第五条河北省居民健康卡系统使用的密钥有以下几种类型：(一) 非对称密钥，包括国家卫生计生委一级根密钥和SAM卡签名密钥。
(二) 卡片管理类密钥，包括居民健康卡主控密钥、居民健康卡维护密钥、SAM卡主控密钥及SAM卡维护密钥。
(三) 应用管理类密钥，包括居民健康卡全国应用主控密钥、居民健康卡全国应用维护密钥。
第三章职责与人员组成第六条省密钥管理中心职责：（一）负责全省密钥的管理，并向国家中心申请和接收本省居民健康卡省级根密钥。
（二）采用批量方式向国家中心申请发放SAM卡，并负责本省SAM卡的安全分发和安全管理。
（三）负责为全省居民健康卡个人化提供下级根密钥发放服务。
（四）负责全省密钥管理系统的安全督导和培训工作。
（五）负责国家卫生计生委下发的密钥卡片、设备及全省密钥管理相关密钥、设备的安全保管工作。
第七条人员组成和职责：省密钥管理中心设置密钥主管、密钥管-理-员，密钥保管岗位。
各岗位之间按照工作机制既相互配合，又要互相牵制。
密钥主管主要负责省密钥管理中心的管理协调工作，负责制定密钥管理工作规划和应急措施及工作机制等制度规定。
密钥管-理-员负责进行日常系统运行维护、密钥管理和发卡操作，并保存日常使用到的密钥（卡）和设备。
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改进的Diffie-Hellman协议如图所示
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3.3
密钥的协商与分发技术
双方密钥协商与Diffie-Hellman密钥交换协议
基于密钥分发中心的密钥分发
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基于密钥分发中心的密钥分发 基于KDC的密钥生成和分发方法 方式一：通信发起方生成会话密钥 （1 设通信方A要与B进行保密通信时，A随机地选择一个会话 B) 密钥Ks；用KA-KDC加密会话密钥，即得到 E (K ||，并发送
PKI概述
公钥证书
公钥证书管理
PKI的信任模型
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PKI概述
PKI是由认证机构（Certificate Authority，CA）、 公钥证书库、密钥备份及恢复系统、公钥证书撤销系统、 PKI应用接口等部分组成的。
它是一个用公钥概念和技术来 实现并提供安全服务的具有普 遍适用性的基础设施，是一种 遵循标准的密钥管理平台。
密钥管理技术
密钥管理技术概述
密钥的分类
密钥的协商与分发技术
公钥基础设施PKI 密钥管理技术应用 密码管理技术发展趋势
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3.1
密钥管理技术概述
密钥管理就是管理密钥从产生到销毁的 过程，包括密钥的产生、存储、分配、保护、 更新、吊销和销毁等。在这一系列的过程中， 都存在安全隐患威胁系统的密钥安全。
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密钥管理技术应用 IKE的主模式为建立第 在该模式中，发起 一个阶段的 IKE SA提 IKE的交换模式有如下三种 者在交换开始生成 供了一个三阶段机制， 一个Diffie用于协商以后的通信 Hellman 对，并建议 参数 在两个通信实体使用主 一个SA，以及携带 模式或者野蛮模式建立 用于对方签名的一 主模式 了一个 IKE SA之后，它 次性随机数 们就可以使用快速模式 协商通用的IPSec服务 野蛮模式 或者生成新的密钥信息。 快速模式
AB
Needham-Schroeder密钥分发协议步骤如图所示
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3.4
公钥基础设施PKI
在公钥密码系统中，由于私钥是用户秘 密持有，故不存在私钥的分发问题；而必须 解决的一个问题是公钥的权威性公开问题。 公钥基础设施PKI即是用于公钥权威发布的 一系列组件。
12:10:34
3.4
公钥基础设施PKI
KBKDC s
AKDC
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基于密钥分发中心的密钥分发 3）A、B收到来自于KDC的密文消息后，分别用自己与KDC的共 享密钥解密，获得会话密钥Ks。 Needham-Schroeder密钥分发协议描述如下 1）通信发起方A把一个包含自己生成的一次性随机数（nonce） RA、个人身份以及B的身份的信息发送给KDC。
图 12:10:34
具有认证性的Diffie-Hellman协议
KAKDC s
给KDC。其中，符号 || 表示信息的级联。
（2 KDC收到后，用KA-KDC解密获得A所选择的会话密钥Ks及所希望 的通信方B。KDC将（Ks‖A）用自己和B共享的密钥KB-KDC加密， 发送给B。 并将 EK (Ks || A)
BKDC
12:10:34
基于密钥分发中心的密钥分发 基于KDC的密钥生成和分发方法
密钥的分类
限制一个密钥的使用时间
保证密钥的安全基础
密钥长度
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密钥的分类 从密码体制的不同上进行分类，密钥包括对称密钥和非对 会话密钥是指在通信或 称密钥。 者数据交换中，用来对 用户数据进行加密操作 密钥从作用上可以分为以下三种 的密钥。会话密钥往往 是仅对当前一次会话有 密钥加密密钥是指， 主密钥是在一对用户之 效或在一个短时期内有 用于对密钥（会话密 间的长期共享的秘密密 效。 钥）进行加密操作的 会话密钥 钥，它往往作为生成会 密钥，即用于加密用 话密钥或密钥加密密钥 户数据的会话密钥。 密钥加密密钥 的种子，实现这些密钥 的分发和安全保护。 主密钥
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3.3
密钥的协商与分发技术
双方密钥协商与Diffie-Hellman密钥交换协议
基于密钥分发中心的密钥分发
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双方密钥协商与Diffie-Hellman密 钥交换协议 所谓密钥协商是指需要保密通信的双方通过公开信 道的通信来达成一个共享的秘密密钥的过程。 Diffie-Hellman密钥交换协议过程 通信方A选择一个大的随机数x，使得0≤x≤p-1，计算 R1=gx mod p，并将R1发送给通信方B。 通信方B选择另一个大的随机数y，使得0≤y≤p-1，计算 R2=gy mod p，并将R2发送给通信方A。 A在收到R2后，计算K=(R2)xmod p。 B在收到R1后，计算K=(R1)ymod p。 Diffie-Hellman协议过程如图所示。 12:10:34
① ② ③ ④
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用户1用CA的公钥确认CA<<CA1>>。 用户1从CA<<CA1>>中提取CA1的公钥。 用户1用CA1的公钥确认CA1<<User3>>。 用户1从CA1<<User3>>中提取用户3的公钥
PKI的信任模型 网状信任模型
网状信任模型也称为分布式信任模型，这种信任 模型把信任分散到两个或者多个CA上，用于将若干具 有严格层次结构的PKI系统之间互联起来，即在一个 组织或一个小的团体中使用层次结构的PKI，而在需 要将几个小团体结合成一个大的信任域时，将其互联 起来，建立互相之间的信任关系。网状信任模型如图 所示
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PKI的信任模型
即在所有根CA之间建立 交叉认证，形成信任网 建立一个中心地位的 格。这种方式是以网格 CA，并实现其与其他 结构把根连接起来，每 每个CA之间的交叉双 这是一种技术密切 个根都有一个自身的分 向认证，这样，就建 相关的信任模型， 级结构。 立起了不同信任域的 它依赖于浏览器， 用户之间信任验证路 网状配置 例如，径。 Navigator和 在这种信任模型中， Internet Explorer 每个用户都自主地 中心辐射配置 （ IE）。 决定信赖哪个证书 和拒绝哪个证书。 Web信任模型 以用户为中心的信任
3）通信方B收到后，用自己和KDC的共享密钥解密，从 而得到希望和自己通信的机构是A，并获得会话密钥Ks。
方式二：由KDC为A、B生成通信的会话密钥。 1）通信方A在希望与B通信时，首先向KDC发送请求消息。 2）KDC收到来自于A的消息后，随机选择一个会话密钥Ks， 并将 E (K || A) 发送给B，将 EK (Ks || B) 发送给A。
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3.6
密钥管理技术发展趋势
密钥管理方案往往和具体的应用环境以及安 全要求相关，例如，基于门限的密钥管理方案可 以提供n个成员共同持有秘密份额，t个成员可以 恢复出秘密，而t-1个成员无法恢复出秘密，这种 基于秘密共享思想而设计的方案可以提供安全性 更强的密钥管理服务，可能会在未来的多方安全 计算中发挥作用。随着应用范围的扩展和网络安 全需求的多样化，密钥管理方法也在不断扩展。
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3.4
公钥基础设施PKI
PKI概述
公钥证书
公钥证书管理
PKI的信任模型
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公钥证书
目前，证书有多种不同的类型，常用的包括以下几种。
X.509公钥证书 简单PKI（Simple Public Key Infrastructure）证书 PGP（Pretty Good Privacy）证书
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3.5
密钥管理技术应用
IKE是IPSec的一个重要构成要件，它提供密 钥协商与管理机制。当使用IPSec时，必须提供一 种方法与对方协商加密算法以及在数据交换中使 用的密钥。IKE不是一个单一的协议，而是两个协 议的组合，它将Internet安全关联、密钥管理协 议和Oakley密钥交换协议集成在一起。
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3.4
公钥基础设施PKI
PKI概述
公钥证书
公钥证书管理
PKI的信任模型
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公钥证书管理 当网络用户需要通过公钥 证书的管理就是要提供证书的创建、分配和撤销等一系 密码体制给另一个用户发 列证书管理工作，主要由CA负责完成。 送加密消息时，需要证书 来获取该用户的公钥，以 证书的管理包括以下几个方面 完成加密运算；或者需要 如果网络用户A向网络用 验证另一个用户的数字签 户B提供了自己的公钥证 名时，也需要通过查询公 书，网络用户 B可以向CA 钥证书而获取该用户的公 证书的检索 在超出证书的有效期时， 请求，验证该证书的有效 钥，以进行数字签名的验 CA可以吊销证书；在由于 性 证 私钥的泄密而需要更换公 证书的验证 私钥对时，用户也可以向 CA提出请求吊销证书 证书的吊销
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密钥管理技术概述
限制一个密钥的使用时间
保证密钥的安全基础
密钥长度
12:10:34
3.2
密钥的分类
为了在网络应用中保证密钥的安全，需 要有不同种类的密钥在一个保密系统中分别 起不同的作用。例如，用会话密钥对通信的 数据信息进行加密，而用密钥加密密钥对会 话密钥进行加密保护。
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12:10:34
双方密钥协商与Diffie-Hellman密 钥交换协议
图
Diffie-Hellman密钥交换协议
12:10:34
双方密钥协商与Diffie-Hellman密 钥交换协议
图 12:10:34
Diffie-Hellman协议的中间人攻击
双方密钥协商与Diffie-Hellman密 钥交换协议