密码知识与技术管理

密码知识与技术管理商用密码管理办公室技术管理处处长谢永泉在生活中，密码已经被赋予了多重含义，例如“藏地密码”背后的唐代文明与藏獒智慧，“达芬奇密码”指向的巨额财富等。

在密码学意义上，密码是指按约定规则，为隐藏消息原形而生成的一组具有随机特性的特定符号。

而密码学是指研究密码与密码活动本质和规律，指导密码实践科学，主要探索密码编制、密码破译以及密码管理的一般规律的一门科学。

密码学是结合数学、计算机科学、电子与通信、物理、生物等诸多学科于一身的交叉学科，发源并兴起于外交和军事，目前已经走向公开，它不仅具有保证信息机密性的信息加密功能，而且具有数字签名、身份鉴别、秘密分存等功能，使用密码技术不仅可以保证信息的机密性，而且可以保证信息的完整性和确定性，防止信息被篡改、伪造和假冒。

密码技术、核技术和航天技术并称为国家安全的三大支撑技术，其中密码技术又称为信息安全的核心技术，广泛应用于国民经济各领域，在保障重要经济信息系统安全、维护国家网络空间安全中起着不可替代的作用。

例如：电子商务中采用密码技术对交易双方的身份进行识别，预防“钓鱼”网站的欺诈行为，大大降低了安全风险。

2013年6月，美国斯诺登爆料代号为“棱镜”的秘密监控项目，2007年开始，美国国家安全局和联邦调查局从思科、微软、雅虎、谷歌、Skype、Ytube、苹果9家公司的服务器中监控互联网活动，秘密收集电话记录，其中我国成为侦听重点，严重威胁我国国家安全，其在定位及通信中也广泛采用了密码技术。

推广自主密码技术，保障国家信息安全，维护国家利益必要而急迫。

按照会议安排，下面我介绍一下密码理论学习和技术管理工作的了解、积累的一些情况。

主要是密码算法、密码行业标准和技术管理要点解析，供大家参考。

一、密码技术是保障国家信息安全的核心技术1.关于商用密码。

为满足国民经济发展对密码的应用需求，1993年党中央确定发展商用密码，称为“商用密码”，主要是为了与党、政、军所使用的密码进行区别，商用密码的定位是“对不涉及国家秘密内容的信息进行加密保护或者安全认证”。

为保证商用密码健康有序发展，发挥好商用密码在我国信息化发展和社会经济建设中的作用，1996年党中央决定在我国大力发展商用密码，并确定了“统一领导，集中管理，定点研制，专控经营，满足使用”的管理原则。

需要强调的是，“商用密码”这个名词是为了与保护国家秘密信息的密码进行区分而使用的，并不是狭义上商业才能采用的密码。

密码技术是通用技术，是没有属性的，商用密码是一种分类概念。

根据国家保守秘密法，国家秘密分为“绝密”、“机密”、“秘密”三级，商用密码保护的对象是非密敏感信息，也就是没有标注密级的信息，包括党政机关工作信息、企事业单位商业、财务人事信息，也包括公民日常生活信息等。

换一个角度来说，保护定义为国家秘密的信息不能采用商用密码。

有很多人并不是很清楚，工作中我们也碰到很多案例，比如说有的同志认为，采用商用密码随时可接入互联网应用，适用面广，万一丢失也不用承担法律责任，效果也不错，而采用其他密码管理责任大，用商用密码对涉密内容进行加密保护效果也很好，至少比“裸奔”强。

商用密码只能用于保护不涉及国家秘密的信息，这是法律适用问题，请大家务必牢记。

在工作中我们经常碰到另一个问题，商用密码不能用来保护国家秘密，那么商用密码是不是比其他的密码差呢，商用密码可靠吗？事实上，商用密码是应用最广，适应环境最复杂的一类算法，经国内最优秀的专家团队评估，目前我国推广使用的SM系列密码算法安全性达到国际先进水平，也就是说与国际上最先进的密码算法相当，这也是可以通过数学计算证明的，SM系列密码算法完全能够满足安全保障需求，我们可以非常自豪地推广这些算法。

2.关于密码算法和密码协议首先，谈谈密码。

我们身边充斥着密码，上网要输入密码、出差要带密码箱、高档一点的防盗门装密码锁，甚至在北京西便门附近一家理发店的名字就叫“流行密码”，近几年也出现了好几部关于密码的电影电视。

这里面有哪些是密码，如何理解密码呢。

根据《GM/Z 0001—2013 密码术语》，密码是指按约定规则，为隐藏消息原形而生成的一组具有随机特性的特定符号。

密码学是指研究密码与密码活动本质和规律，指导密码实践科学，主要探索密码编制、密码破译以及密码管理的一般规律。

密码技术是指密码学相关技术，主要是指研究密码编制、分析和破译的学科，包括密码算法、密码协议和密码系统等的设计与分析的原理、方法和工具。

从定义可以看出，我们日常上网、密码箱、防盗门等用的“密码”主要是“口令”，不是密码学意义上的密码，更不是密码管理部门管理的对象。

密码算法是指描述密码处理过程的一组运算规则或规程，一般是指基于复杂数学问题设计的一组运算。

密码算法主要包括对称密码算法、公钥密码算法、密码杂凑算法和随机数生成算法。

对称密码算法有时也叫秘密密钥算法或单密钥算法，主要包括分组密码算法、序列密码算法，数据发信方将明文和密钥一起经过密码算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去；收信方收到密文后，使用密钥及算法的逆运算对密文进行解密，使其恢复成可读明文。

公钥密码算法又称为“非对称密码算法”，主要包括RSA密码算法和椭圆曲线密码算法，1976年由Diffie和Hellman以及Merkle 分别提出，要求密钥成对出现，一个为加密密钥，可以对外公开（又称为公钥），另一个为解密密钥，用户自己唯一拥有（称为私钥），两密钥之间存在相互依存关系,用其中任一个密钥加密的信息只能用另一个密钥进行解密，且不可能从其中一个推导出另一个。

由对称密码算法和公钥密码算法定义可以看出，采用对称密码算法需要通信双方事先获得共享密钥，而采用公钥密码算法时，人人都可以通过收信者的公钥对文件进行加密，然后发给收信者；而有且只有收信者使用其私钥才能对文件进行解密，这使得通信双方无需事先交换密钥就可进行保密通信。

非对称密码算法较对称密码算法处理速度慢，因此，通常把非对称密码算法与对称密码算法结合起来实现最佳性能，即用非对称密码算法在通信双方之间传送对称密钥，而用对称密码算法来对实际传输的数据加密解密。

分组密码算法是将明密文分成固定长度分组，采用相同密钥对每一块加密，输出也是固定长度的密文的一种密码算法。

比较有名的分组密码算法是上世纪70年代美国确立的数据加密标准DES算法，加密时把明文以64比特为单位分成块，而后通过运算把每一块明文转化成同样长度的密文块，DES的密钥长度是56比特。

AES算法是上世纪末，美国为替换3DES算法，面向世界遴选、评估确定的高级加密标准算法，明密文分块是128比特，密钥长度128比特到256比特可选。

比较有名的分组密码算法还有3DES算法，IDEA 算法，TUOFISH算法等。

我国商用密码领域主要推广使用SM1、SM4和SM7三个密码算法，其中SM1主要用于重要经济信息系统，SM4用于通用领域，而SM7主要用于门禁、电子标签等射频相关领域。

明文（64bit或者128bit）序列密码算法主要原理是通过有限状态机产生性能优良的伪随机序列，使用该序列加密信息流得到密文序列。

序列密码算法是军事和外交领域使用的主要密码技术之一，它的安全强度完全决定于它所产生的伪随机序列的好坏,产生好的序列密码的主要途径之一是利用移位寄存器产生伪随机序列。

公钥密码算法主要包括RSA密码算法和ECC密码算法。

结构图如下：传输信息RSA密码算法。

1978年，美国麻省理工学院(MIT)的Rivest、Shamir和Adleman共同提出的一个密码算法，其安全性基于大整数素因子分解的困难性，至今没有有效的方法予以解决。

举例来说很容易计算127×129＝？，但是倒过来，？×？＝29083 就很难计算了。

目前，国际主要采用RSA_1024和RSA_2048，近年来，随着计算技术的进步和计算机运算性能的不断提高，RSA算法应用安全的危险性增大，根据国内外相关消息，RSA_1024已经被破解，世界各国都在积极推动采用椭圆曲线密码算法代替RSA算法。

椭圆曲线密码算法（ECC密码算法）被国际公认为唯一成熟可替代RSA密码算法的公钥密码算法，基于有限域上的离散对数难解问题设计，从计算复杂度来看，256比特密钥的ECC算法安全强度与3072比特密钥RSA算法相当，所以相对来所，ECC算法具有资源占用少、运算效率高等优点。

世界各国都在大力推广使用椭圆曲线密码算法，美国已经确定2010年起，全面推广应用椭圆曲线密码算法。

我国已经研制并发布了具有自主知识产权的椭圆曲线密码算法SM2，组织研制了实现有SM2算法的算法芯片、智能密码钥匙、PCI 密码卡、密码机等产品，并在电子认证、金融等领域大力推广应用。

密码杂凑算法又称散列算法或哈希函数，是把任意长的输入消息串变化成固定长的输出串的一种函数，这个输出串称为该消息的杂凑值。

一个安全的密码杂凑算法应该至少满足以下几个条件:输入长度是任意的，输出长度是固定的;对每一个给定的输入,计算输出即杂凑值是很容易的;给定密码杂凑算法的描述,找到两个不同的输入消息，使杂凑值相同是计算不可行的；给定密码杂凑算法的描述和一个随机选择的消息,找到另一个与该消息不同的消息使得它们杂凑到同一个值是计算上不可行的。

随机数生成算法一般是指生成伪随机序列的算法,通常由随机数发生源和后续处理函数组成，随机数发生源用于提供随机种子，后续处理函数用于平衡随机数的质量。

我国密码产品中采用的密钥要求用数字物理噪声源芯片等硬件生成，这些硬件中内部实现了随机数生成算法，输出的数据应能够符合《GM/T 0005-2012随机性检测规范》。

密码协议。

这里的协议是指两个或两个以上的参与者为了达到某种特定目的而采取的一系列步骤（Bruce Schneie 《应用密码学协议、算法与C源程序》，邱卫东等《密码协议基础》）。

包含以下几层含义：规定了一系列有序执行的步骤，必须依次执行；必须有两个或两个以上的参与者；有明确的目的。

协议有几个特点：协议中的每个人都必须了解协议，并且预先知道所要完成的所有步骤。

协议中的每个人都必须同意并遵循这些步骤；协议必须是清楚的，每一步必须明确定义，并且不会引起误解；协议必须是完整的，对每种可能的情况必须规定具体的动作。

如智能密码钥匙的内部认证、外部认证协议，IPSec VPN协议等。

密码协议是使用密码技术的协议，密码协议包含某种密码算法，但通常密码协议的目的不是为了简单的实现数据传输的机密性，参与协议的各方可能是为了计算一个数值并进行共享、确认相互间的身份等。

在协议中使用密码的主要目的是防止或发现窃听者。

常用协议有密钥交换协议、IPSec VPN协议、SSL VPN 协议等。

二、大力加强商用密码标准化管理工作标准化管理是世界各国市场通行的管理规则，技术标准已经成为国际竞争的重要手段，也是商用密码依法管理的基础支撑。