信息安全复习试题答案

《密码编码学与网络安全》复习题1．信息安全（计算机安全）目标是什么？机密性（confidentiality）：防止未经授权的信息泄漏完整性（integrity）：防止未经授权的信息篡改可用性（avialbility）：防止未经授权的信息和资源截留抗抵赖性、不可否认性、问责性、可说明性、可审查性（accountability）：真实性（authenticity）：验证用户身份2．理解计算安全性(即one-time pad的理论安全性)使用与消息一样长且无重复的随机密钥来加密信息，即对每个明文每次采用不同的代换表不可攻破，因为任何明文和任何密文间的映射都是随机的，密钥只使用一次3．传统密码算法的两种基本运算是什么？代换和置换前者是将明文中的每个元素映射成另外一个元素；后者是将明文中的元素重新排列。

4．流密码和分组密码区别是什么？各有什么优缺点？分组密码每次处理一个输入分组，对应输出一个分组；流密码是连续地处理输入元素，每次输出一个元素流密码Stream: 每次加密数据流的一位或者一个字节。

连续处理输入分组，一次输出一个元素，速度较快。

5．利用playfair密码加密明文bookstore，密钥词是（HARPSICOD），所得的密文是什么？I/JD RG LR QD HGHARPS bo ok st or ex I/JD DG PU GO GVI/JCODBEFGKLMNQTUVWXYZ6．用密钥词cat实现vigenere密码，加密明文vigenere coper，所得的密文是什么？XIZGNXTEVQPXTKey: catca t ca tcatcatcatPlaintext: vigenere coperChipertext: XIZGNXTE VQPXT7．假定有一个密钥2431的列置换密码，则明文can you understand的密文是多少？YNSDCODTNURNAUEAKey: 2 4 3 1Plaintext: c a n yo u u nd e r st a n dChipertext: YNSDCODTNURNAUEA8．什么是乘积密码？多步代换和置换，依次使用两个或两个以上的基本密码，所得结果的密码强度将强与所有单个密码的强度.9．混淆和扩散的区别是什么？扩散（Diffusion):明文的统计结构被扩散消失到密文的,使得明文和密文之间的统计关系尽量复杂.即让每个明文数字尽可能地影响多个密文数字混淆(confusion)：使得密文的统计特性与密钥的取值之间的关系尽量复杂，阻止攻击者发现密钥10．Feistel密码中每轮发生了什么样的变化？将输入分组分成左右两部分。

以右半部数据和子密钥作为参数，对左半部数据实施代换操作。

将两部分进行互换，完成置换操作。

11．S-Box的概念S盒用在DES算法中，每个s盒都由6位输入产生4位输出，所有说，s盒定义了一个普通的可逆代换。

相当程度上，DES的强度取决于s盒的设计，但是，s盒的构造方法是不公开的12．AES每轮变化中设计的基本操作有哪些？每轮包括4个阶段：字节代换、行移位、列混淆、轮密钥加13．DES、AES和RC4之间的比较（建议比较分组大小、密钥长度、相对速度、安全强度、轮数、是否Feistel体制、基本操作等若干方面）算法DES AES RC4分组长度（bit）64 128 流密码密钥长度56 128/196/256 不少于128相对速度较快慢很快安全强度2^55（穷举）很难轮数16 10/12/14 -是否Feistel体制是不是？14．AES与DES相比有优点？3DES与DES相比的变化有哪些？什么是2DES中的中间相遇攻击?(1) AES更安全。

(2) 3DES增加了1到2个密钥，进行多轮DES，安全性更高。

(3) C = EK2(EK1(P)) ⇒ X = EK1(P) = DK2(C)给定明文密文对(P,C)对所有256个密钥,加密P,对结果按X排序与T中对所有256个密钥,解密C,解密结果与T中的值比较找出K1,K2使得EK1(P) = DK2(C)用k1和k2对P加密，若结果为C，则认定这两个密钥为正确的密钥15．分组密码的工作模式有哪些？及优缺点？A．ECB，电码本模式，一次处理64位明文，每次使用相同的密钥加密。

任何64位的明文组都有唯一的密文与之对应，有“结构化”的缺点。

B．CBC，密码分组连接模式，克服了ECB中“结构化”的缺点，同样的明文变成密文之后就不同了，而且加密必须从头到尾C．CFB，密码反馈模式．一次处理Ｍ位，上一个分组的密文产生一个伪随机数输出的加密算法的输入，该输出与明文的异或，作为下一个分组的输入。

D．OFB，输出反馈模式，与ＣＦＢ基本相同，只是加密算法的输入是上一次DES的输出。

E．计数器模式，计数器被初始化为某个值，并随着消息块的增加其值加1，在于明文组异或得到密文组。

也可用于流密码。

16． RSA 算法中密钥的生成和加密解密过程。

生成过程➢ RSA 的加解密为: ➢ 给定消息M = 88 ( 88<187) ➢ 加密: C = 887 mod 187 = 11 ➢ 解密:M = 1123 mod 187 = 88 17． RSA 算法计算实例（给定p,q,e,m/c ，计算n, )(n ϕ,d,c/m ）1. 选择素数: p=17 & q=112. 计算n = pq =17×11=1873. 计算ø(n)=(p –1)(q-1)=16×10=1604. 选择e : gcd(e,160)=1; 选择e=75. 确定d: de=1 mod 160 and d < 160， d=23 因为23×7=161= 1×160+16. 公钥KU={7,187}7. 私钥KR={23,17,11}18． 描述Diffie-Hellman 密钥交换机制。

算法：A ． 双方选择素数p 以及p 的一个原根aB ． 用户A 选择一个随机数Xa < p ，计算Ya=aXa mod pC ． 用户B 选择一个随机数Xb < p ，计算Yb=aXb mod pD ． 每一方保密X 值，而将Y 值交换给对方E ． 用户A 计算出K=YbXa mod pF ． 用户B 计算出K=YaXb mod pG ． 双方获得一个共享密钥(aXaXbmod p)素数p 以及p 的原根a 可由一方选择后发给对方19． 描述Diffie-Hellman 算法（DH 算法）中中间人攻击发生的过程。

中间人攻击1 双方选择素数p 以及p 的一个原根a(假定O 知道)2 A 选择Xa<p,计算Ya=aXa mod p, A ◊B:Ya产生随机数X A <q 计算Y A =aXAmodq计算K=(Y B )XAmod q产生随机数X B <q计算Y B =a XBmodq计算K=(Y A )XBmod qY AY B用户A 用户B3 O截获Ya,选Xo,计算Yo=aXo mod p,冒充A◊B:Yo4 B选择Xb<p,计算Yb=aXb mod p, B◊A: Yb5 O截获Yb,冒充B◊A:Yo6 A计算: (Xo)Xa≡(aXo)Xa≡aXoXa mod p7 B计算: (Xo)Xb≡(aXo)Xb≡aXoXb mod p8 O计算: (Ya)Xo≡aXaXo mod p, (Yb)Xo≡aXbXo mod pO无法计算出aXaXb mod pO永远必须实时截获并冒充转发,否则会被发现20．如何使用公钥密码实现数据的保密性、完整性和数据源认证（签名）？发送方用其私钥对消息“签名”。

可以通过对整条消息加密或者对消息的一个小的数据块（消息认证码/摘要）加密来产生。

E(K,[M||E(PRa,H(M))]) 其中K为PUb解密时，第一步解密使用B的私钥，然后使用A的公钥。

21．对比对称算法和公钥算法？（建议从用途，速度和效率等方面）对称算法：速度快，主要用于数据加密，只有一个密钥。

公钥算法：速度较慢，主要用于数字签名和密钥交换，有两个密钥22．对称密钥分配有哪些方法？(注意和重放攻击相结合)对于参与者A和B，密钥分配有以下几种：A．密钥由A选择，并亲自交给BB．第三方选择密钥后亲自交给A和BC．如果A和B以前或最近使用过某密钥，其中一方可以用它加密一个新密钥后在发送给另一方。

D．A和B与第三方均有秘密渠道，则C可以将一密钥分别发送给A和B别人卷子上的分配方式：传统加密方法Needham/Schroeder Protocol [1978]➢1、A → KDC：IDA||IDB||N1➢2、KDC → A：EKa[Ks||IDB||N1||EKb[Ks||IDA]]➢3、A → B：EKb[Ks||IDA]➢4、B → A：EKs[N2]➢5、A → B：EKs[f(N2)]保密密钥Ka和Kb分别是A和KDC、B和KDC之间共享的密钥。

本协议的目的就是要安全地分发一个会话密钥Ks给A和B。

A在第2步安全地得到了一个新的会话密钥，第3步只能由B解密、并理解。

第4步表明B已知道K s了。

第5步表明B相信A知道K s并且消息不是伪造的。

第4，5步目的是为了防止某种类型的重放攻击。

特别是，如果敌方能够在第3步捕获该消息，并重放之，这将在某种程度上干扰破坏B方的运行操作。

上述方法尽管有第4,5步的握手，但仍然有漏洞假定攻击方C已经掌握A和B之间通信的一个老的会话密钥。

C可以在第3步冒充A利用老的会话密钥欺骗B。

除非B记住所有以前使用的与A通信的会话密钥，否则B无法判断这是一个重放攻击。

如果C可以中途截获第4步的握手信息，则可以冒充A在第5步响应。

从这一点起，C就可以向B发送伪造的消息而对B来说认为是用认证的会话密钥与A进行的正常通信。

Denning Protocol [1982] 改进（加入时间戳）：1、A → KDC：ID A||ID B2、KDC → A：E Ka[K s||ID B||T||E Kb[K s||ID A||T]]3、A → B：E Kb[K s||ID A||T]4、B → A：E Ks[N1]5、A → B：E Ks[f(N1)]| Clock - T | < ∆t1 + ∆t2其中：∆t1是KDC时钟与本地时钟（A或B）之间差异的估计值；t2 是预期的网络延迟时间。

23．公钥算法中公钥的分配和管理有哪些方法？公钥的分配A．公开发布B．公开可访问目录C．公钥授权D．公钥证书24．消息认证码的概念和基本用途？（237页图）MAC（Message Authentication Code），消息认证码，也是一种认证技术，它利用密钥来产生一个固定长度的短数据块，并将数据块附加在消息之后，格式如：MAC（M）|| M。