对称密钥密码系统
《电子商务安全》第二章 密码技术及应用
2.1.1 对称密码系统 DES
DES（Data Encryption Standard）密码 系统是电子商务系统中最常用的对称密钥加密 技术。
它由IBM公司研制，并被国际标准化组织 ISO认定为数据加密的国际标准。
DES技术采用64位密钥长度，其中8位用 于奇偶校验，剩余的56位可以被用户使用。
公开密钥密码体制最大的特点是采用两个 不同的加密密钥和解密密钥，加密密钥公开， 解密密钥保密，其他人无法从加密密钥和明文 中获得解密密钥的任何消息，于是通信双方无 需交换密钥就可以进行保密通信。
(1) RSA密码系统
1976年，斯坦福大学电子工程系的两名学者Diffle 和Hellman在《密码学研究的新方向》一文中提出了公 钥密码的思想：若用户A有一个加密密钥ka,一个解密密 钥kb， ka,公开而kb保密，要求ka,的公开不至于影响kb 的安全。
1977年，麻省理工学院三位博士Rivest， ShБайду номын сангаасmir 和 Adleman设计一个RSA公开密钥密码算法。RSA密 码算法利用数论领域的一个关键事实：把两个大素数相 乘生成一个合数是件很容易的事，但要把一个大合数分 解为两个素数却十分困难。
公钥密码系统RSA
l）密钥的生成 ①任选两个秘密的大素数 p与q； ②计算n，使得 n=p×q>m，公开n； ③选择正整数e，使得e与ψ(n)=（p-1）（q－1）互素，公开 e，n和e便是用户公钥； ④计算d，使 e×d mod ψ(n) = l ，d保密，d便是用户私钥。
三重DES是DES算法扩展其密钥长度的一种方法， 可使加密密钥长度扩展到128比特（112比特有效）或 者192比特（168比特有效）。
网络安全02 - 密码学简介 -- 对称密码
网络安全密码学简介密码学发展历史 古典密码近代密码现代密码古典密码起始时间：从古代到19世纪末，长达几千年密码体制：纸、笔或者简单器械实现的简单替代及换位通信手段：信使例子：行帮暗语、隐写术、黑帮行话近代密码起始时间：从20世纪初到20世纪50年代，即一战及二战时期密码体制：手工或电动机械实现的复杂的替代及换位通信手段：电报通信现代密码起始时间：从20世纪50年代至今密码体制：分组密码、序列密码以及公开密钥密码，有坚实的数学理论基础。
通信手段：无线通信、有线通信、计算网络等现代密码学的重要事件1949年Shannon发表题为《保密通信的信息理论》，为密码系统建立了理论基础，从此密码学成了一门科学。
（第一次飞跃）1976年后，美国数据加密标准（DES）的公布使密码学的研究公开，密码学得到了迅速发展。
1976年，Diffe和Hellman提出公开密钥的加密体制的实现，1978年由Rivest、Shamire和Adleman 提出第一个比较完善的公钥密码体制算法（第二次飞跃）（现代）密码学的基本概念密码学（Cryptology）是结合数学、计算机科学、电子与通讯等诸多学科于一体的交叉学科，是研究密码编制和密码分析的规律和手段的技术科学。
密码学不仅用来实现信息通信的各种安全目标：机密性，真实性（包括完整性，不可否认性）等●加密，消息认证码，哈希函数，数字签名，身份认证协议，安全通信协议，等安全机制密码学提供的只是技术保障作用现代密码学技术 数据加密数据真实性数据加密的基本思想对机密信息进行伪装●将机密信息表述为不可读的方式●有一种秘密的方法可以读取信息的内容伪装去伪装信息不可读消息原始信息Security services and mechanismsBobAlice ？？？M=明文%……&￥#@*用k 加密/解密，保密性、机密性密文kk M =“I love you ”明文--加密体制加密系统●一个用于加/解密，能够解决网络安全中的机密性的系统由明文、密文、密钥、密码算法四个部分组成。
对称密钥密码体制
第三，流密码能较好地隐藏明文的统计特征等。
流密码的原理
❖ 在流密码中，明文按一定长度分组后被表示成一个序列，并 称为明文流，序列中的一项称为一个明文字。加密时，先由 主密钥产生一个密钥流序列，该序列的每一项和明文字具有 相同的比特长度，称为一个密钥字。然后依次把明文流和密 钥流中的对应项输入加密函数，产生相应的密文字，由密文 字构成密文流输出。即 设明文流为：M=m1 m2…mi… 密钥流为：K=k1 k2…ki… 则加密为：C=c1 c2…ci…=Ek1(m1)Ek2(m2)…Eki(mi)… 解密为：M=m1 m2…mi…=Dk1(c1)Dk2(c2)…Dki(ci)…
同步流密码中，消息的发送者和接收者必须同步才能做到正确 地加密解密，即双方使用相同的密钥，并用其对同一位置进行 操作。一旦由于密文字符在传输过程中被插入或删除而破坏了 这种同步性，那么解密工作将失败。否则，需要在密码系统中 采用能够建立密钥流同步的辅助性方法。
分解后的同步流密码
பைடு நூலகம்
密钥流生成器
❖ 密钥流生成器设计中，在考虑安全性要求的前提下还应考虑 以下两个因素： 密钥k易于分配、保管、更换简单； 易于实现，快速。
密钥发生器 种子 k
明文流 m i
明文流m i 加密算法E
密钥流 k i 密钥流 发生器
密文流 c i
安全通道 密钥 k
解密算法D
密钥流 发生器
明文流m i
密钥流 k i
图1 同步流密码模型
内部状态 输出函数
内部状态 输出函数
密钥发生器 种子 k
k
对称密码学
(2) 异或。扩展后的 48 位输出 E(Ri) 与压 缩后的 48 位密钥 Ki 作异或运算。
(3) S 盒替代。将异或得到的 48 位结果分 成八个 6 位的块 , 每一块通过对应的一个 S盒产生一个 4 位的输出。
S 盒的具体置换过程为 : 某个 Si 盒的 6 位输入 的第 1 位和第 6 位形成一个 2 位的二进制数从 0-3, 对应表中的某一行 : 同时 , 输入的中间 4 位构成 4 位二进制数 0-15 对应表中的某一列。 例如 , 第 8 个 S 盒的输入为 001011 , 前后 2 位形成的二进制数为 01, 对应第 8 个 S 盒的第 1 行 : 中间 4 位为 0101, 对应同一S盒的第 5 列。从表 2-6 中可得 S8 盒的第 1 行第 5 列的 数为 3, 于是就用 0011 代替原输入001011。
表2-3每轮移动的位数
轮 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 数 位1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 数
移动后 , 将两部分合并成 56 位后通过压缩置换 PC-2 后得到 48 位子密钥 , 即 Kj=PC-2(CjDj)。 压缩置换如表 2-4 所示
2.获取子密钥Kj
DES加密算法的密钥长度为56位,但一般表示为 64位,其中,每个第8位用于奇偶校验。在DES加密 算法中,将用户提供的64位初始密钥经过一系列的 处理 得到K1, K2,…, K16,分别作为1-16轮运算的 16个子密钥。首先,将64位密钥去掉8个校验位,用 密钥置换PC-1置换剩下的56位密钥;再将56位分成
在现代密码学中,所有算法的安全性都要求基 于密钥的安全性, 而不是基于算法细节的安 全性。也就是说, 只要密钥不公开, 即使算 法公开并被分析, 不知道密钥的人也无法理 解你所加密过的消息。
第03章 密钥密码体制
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沈阳航空航天大学
S7－S8盒
S7盒
14 0 4 15 13 7 1 4 2 14 15 11 2 13 8 1 7 3 10 5 S8盒 15 3 0 13 1 13 14 8 8 4 7 10 14 7 1 6 15 3 11 2 4 15 3 8 13 4 4 1 2 9 5 11 7 0 8 6 2 1 12 7 13 12 10 6 12 6 9 0 0 9 3 5 5 11 2 14 10 5 15 9 14 12 10 6 11 6 12 5 9 9 5 0 3 7 8 12 11
混乱 原则
扩散 原则
实现 方法
应该具有标准的组件结构 （子模块 为了避免密码分析者利用明文与密文之间的依赖关 ），以适应超大规模集成电路的实现 系进行破译，密码的设计应该保证这种依赖关系足 够复杂。 。 为避免密码分析者对密钥逐段破译，密码的设计应该保证密钥的 分组密码的运算能在子模块上通过 每位数字能够影响密文中的多位数字 ；同时，为了避免密码分析 简单的运算进行。 者利用明文的统计特性，密码的设计应该保证明文的每位数字能
IP（初始置换）
58 60 50 52 42 44 34 36 26 28 18 20 10 12 2 4
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1997 年 DESCHALL 小 组 经 过 近 4 个 月 的 努 力 ， 通 过 Internet搜索了 × 1016 个密钥，找出了DES的密钥， 恢 搜索了3× 个密钥， 找出了 的密钥， 搜索了 的密钥 复出了明文。 复出了明文。 1998年5月美国 年 月美国 月美国EFF(electronics frontier foundation) 宣布，他们以一台价值20万美元的计算机改装成的专用解 宣布，他们以一台价值 万美元的计算机改装成的专用解 密机， 小时破译了56 比特密钥的 比特密钥的DES。 密机，用56小时破译了 小时破译了 。
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DES首次被批准使用五年，并规定每隔五年由美国国 首次被批准使用五年， 首次被批准使用五年 家保密局作出评估， 家保密局作出评估，并重新批准它是否继续作为联邦加密 标准。最近的一次评估是在1994年1月，美国已决定 标准。最近的一次评估是在 年 月 美国已决定1998年 年 12月以后将不再使用 月以后将不再使用DES。因为按照现有的技术水平，采 月以后将不再使用 。因为按照现有的技术水平， 用不到几十万美元的设备，就可破开 密码体制。 用不到几十万美元的设备，就可破开DES密码体制。目前 密码体制 的新标准是AES，它是由比利时的密码学家Joan Daemen和 ，它是由比利时的密码学家 的新标准是 和 Vincent Rijmen设计的分组密码 设计的分组密码—Rijndael（荣代尔）。 设计的分组密码 （荣代尔）。
置换选择pc1循环移位置换选择pc2置换选择pc2置换选择164比特201492731子密钥产生器?给出每次迭代加密用的子密钥ki子密钥产生器框图密钥64bit置换选择1pc1除去第816?64位8个校验位201492732置换选择2pc2ci28bitdi28bit循环左移ti1bit循环左移ti1bitki57494133251791585042342618102595143352719113605044366355473931231576254463830221466153453729211352820124置换选择1pc1迭代次数12345678循环左移位位数11222222左循环移位位数2014927331417112415328156211023191242681672720132415231374755304051453348444939563453464250362932置换选择2pc2迭代次数910111213141516循环左移位数12222221201492734des的安全性?穷举攻击分析穷举攻击就是对所有可能的密钥逐个进行脱密测试直到找到正确密钥为止的一种攻击方法方法
密钥管理系统
密钥管理系统密钥管理系统是一种通过密码保护数据的电子工具。
它被广泛应用于企业和个人的加密和安全保障工作中，可以帮助用户在互联网上安全地存储和传输机密信息。
随着网络科技的飞速发展，实现网络安全保护已经成为许多行业的共同需求。
本文将探讨密钥管理系统的定义、功能、应用及其对安全保障的作用。
一、密钥管理系统的定义密钥管理系统是一种基于加密技术的安全保护系统。
它主要依靠密码技术对机密信息进行加密，从而实现信息保密。
密钥管理系统通常包括密钥的生成、存储、交换、发布、注销等功能。
根据密钥的种类和用途，可将密钥管理系统分为对称密钥管理系统和非对称密钥管理系统。
对称密钥管理系统，又称为传统加密系统。
对称密钥系统商讨好密钥后，一方将密钥发送给另一方，双方共用该密钥。
这种方式的优点是加密速度快，缺点是密钥的传递对安全性要求较高，一旦密钥泄露，后果将非常严重。
非对称密钥管理系统是一种新型的加密方式。
它包含两种密码，一种是公开密码，另一种是私有密码。
公开密码可以自由分发，而私有密码只有用户本人知道。
非对称密钥系统鉴别双方身份后，通过传输公开密码，发出一次或多次数据交换请求，以了解对方具体要求、解密数据，等到对方全部要求满足时，再用私有密码加密数据，传递给对方的公开密码解密。
由于非对称密钥管理系统的特殊设计，数据交换时不需要传输密钥，因此更加具有安全性。
二、密钥管理系统的功能1.密钥生成和存储密钥生成和存储是密钥管理系统最基本的两个功能。
密钥生成是指根据要求自动产生密钥或者手动输入密钥；密钥存储是指将密钥安全地保存起来，并确定只有经过授权的用户才有权使用。
2.密钥交换密钥交换是指在安全通信前，双方交换密钥的过程。
在对称密钥系统中，通常采用密码固定的方法，即通信双方提前商定一个密钥，然后再进行交换。
在非对称密钥系统中，一般采用公钥加密的方式来实现密钥的安全交换。
3.密钥发布和注销密钥发布和注销是指从密钥管理系统中找到被授权的密钥，然后在需要的时候对密钥进行发布和撤销。
对称密钥密码体制的原理和特点
对称密钥密码体制的原理和特点一、对称密钥密码体制的原理1. 对称密钥密码体制是一种加密方式，使用相同的密钥进行加密和解密。
2. 在对称密钥密码体制中，加密和解密使用相同的密钥，这个密钥必须保密，只有合法的用户才能知道。
3. 对称密钥密码体制使用单一密钥，因此在加密和解密过程中速度较快。
4. 对称密钥密码体制中，发送者和接收者必须共享同一个密钥，否则无法进行加密和解密操作。
二、对称密钥密码体制的特点1. 高效性：对称密钥密码体制使用单一密钥进行加密和解密，因此速度较快，适合于大量数据的加密和解密操作。
2. 安全性有限：尽管对称密钥密码体制的速度较快，但密钥的安全性存在一定的风险。
一旦密钥泄露，加密数据可能会遭到破解，因此密钥的安全性对于对称密钥密码体制至关重要。
3. 密钥分发困难：在对称密钥密码体制中，发送者和接收者必须共享同一个密钥，因此密钥的分发和管理可能会存在一定的困难。
4. 密钥管理困难：对称密钥密码体制密钥的管理和分发往往需要借助第三方机构或者密钥协商协议来实现，这增加了密钥管理的复杂性。
5. 广泛应用：尽管对称密钥密码体制存在一定的安全性和管理困难，但由于其高效性，仍然广泛应用于网络通信、金融交易等领域。
对称密钥密码体制是一种加密方式，使用相同的密钥进行加密和解密。
它具有高效性和广泛应用的特点，然而安全性较差并且密钥管理困难。
在实际应用中，需要权衡其优劣势，并采取相应的安全措施来确保其安全性和有效性。
对称密钥密码体制的应用对称密钥密码体制作为一种快速高效的加密方式，在现实生活中有着广泛的应用。
主要的应用领域包括网络通信和数据传输、金融交易、安全存储、以及移动通信等。
1. 网络通信和数据传输在网络通信和数据传输中，对称密钥密码体制被广泛应用于加密数据传输过程。
在互联网传输中，大量的数据需要在用户和服务器之间进行传输，为了保护数据的安全性，对称密钥密码体制被用来加密数据，确保传输过程中数据不被窃取或篡改。
密码系统的分类
密码系统的分类密码系统是一种用于保护信息安全的技术，根据其应用和设计特点可以分为不同的类别。
以下是一些密码系统的主要分类：1. 对称密钥系统（Symmetric-key Cryptography）：-在对称密钥系统中，加密和解密使用相同的密钥。
常见的对称加密算法有DES（Data Encryption Standard）、AES（Advanced Encryption Standard）等。
对称密钥系统的优势在于速度较快，但密钥的分发和管理相对复杂。
2. 非对称密钥系统（Asymmetric-key Cryptography）：-非对称密钥系统使用一对密钥，分别是公钥和私钥。
信息可以使用公钥加密，但只能使用相应的私钥解密。
反之亦然。
RSA 和ECC（Elliptic Curve Cryptography）是常见的非对称加密算法。
3. 哈希函数（Hash Functions）：-哈希函数将任意长度的数据映射为固定长度的散列值。
常用于数据完整性验证和密码存储。
MD5 和SHA-256 是常见的哈希算法。
4. 数字签名（Digital Signatures）：-数字签名使用非对称密钥系统来确保数据的完整性和认证发送者身份。
发送者使用私钥生成数字签名，接收者使用对应的公钥验证签名的有效性。
DSA 和RSA 签名是常见的数字签名算法。
5. 公钥基础设施（Public Key Infrastructure，PKI）：- PKI 是一套为建立安全的网络通信而设计的标准和规范。
它包括数字证书、证书颁发机构（CA）等组件，用于确保公钥的合法性和安全地传递公钥。
6. 随机数生成器（Random Number Generators，RNG）：-随机数生成器用于生成密码学上安全的随机数。
在密码学中，强密码需要具备高度的随机性。
密码系统的安全性很大程度上依赖于其使用的随机数生成器的质量。
7. 量子密码学（Quantum Cryptography）：-量子密码学是一种利用量子力学原理来确保通信的安全性的新型密码学。
数学解密密码学的奥秘
数学解密密码学的奥秘密码学是关于加密和解密信息的科学，它在个人隐私、电子商务、网络安全等领域发挥着重要的作用。
而数学作为密码学的基础，不仅帮助我们理解密码学的原理和算法，还为密码学的进一步研究提供了必要的工具和方法。
本文将介绍数学在密码学中的运用，并揭示数学解密密码学的奥秘。
1. 对称密钥密码系统对称密钥密码系统是密码学中最早也是最简单的一种密码系统。
它采用相同的密钥进行加密和解密，即发送方和接收方使用同一密钥来保护通信内容的安全性。
在对称密钥密码系统中，数学扮演着至关重要的角色。
首先，数学中的模运算在对称密钥密码系统中发挥了重要作用。
模运算可以将明文映射到一个有限范围内的密文，使得破解者难以通过暴力破解来获得明文信息。
而对称密钥密码系统中的加密算法通常基于模运算，利用模运算中的性质来实现加密和解密操作。
其次，对称密钥密码系统中的密码强度与数学中的难题相关。
在现代密码学中，密钥的安全性往往依赖于某种数学难题的解决难度。
例如，RSA密码算法基于大整数分解问题，其安全性取决于破解者是否能够有效地分解两个大素数的乘积。
因此，数学领域的研究成果和突破，对对称密钥密码系统的安全性具有重要影响。
2. 公钥密码系统与对称密钥密码系统不同，公钥密码系统采用了两个密钥：公钥和私钥。
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。
公钥密码系统的安全性建立在数学难题和数论的基础上。
公钥密码系统中最著名的算法之一是RSA算法，它基于大整数分解的困难性。
通过数学中的模运算、欧拉定理等性质，RSA算法能够有效地保护通信内容的安全性。
数学中的素数、互质性以及数论中的一些重要定理都为RSA算法的实现提供了理论基础。
此外，椭圆曲线密码学（ECC）也是一种公钥密码系统，它利用椭圆曲线上的点运算和离散对数难题来实现加密和解密操作。
在ECC中，数学中的椭圆曲线理论发挥了重要作用，为构建安全的公钥密码系统提供了数学基础。
3. 码与编码理论在密码学中，码和编码理论也是数学的重要应用之一。
对称密码系统名词解释
对称密码系统名词解释对称密码系统是一种常见的密码学算法，也被称为私钥密码系统。
它使用相同的密钥进行加密和解密，因此被称为“对称”。
在对称密码系统中，发送方和接收方必须共享相同的密钥，以便能够进行加密和解密操作。
对称密码系统的核心是加密算法和解密算法。
加密算法将明文转换为密文，而解密算法将密文转换回明文。
这两个算法必须是可逆的，即加密和解密操作可以互相逆转。
常见的对称密码算法有DES（数据加密标准）、AES（高级加密标准）和RC4（Rivest Cipher 4）等。
在对称密码系统中，密钥的保密性非常重要。
如果密钥被泄露，那么攻击者可以轻松地解密密文，从而获取明文信息。
因此，对称密码系统的安全性依赖于密钥的保护和管理。
密钥的生成、分发和更新都是对称密码系统中的重要问题。
对称密码系统具有许多优点。
首先，它的加密和解密速度通常很快，适用于大量数据的加密和解密操作。
其次，对称密码系统的实现相对简单，计算资源要求较低。
此外，对称密码系统也可以通过使用不同的密钥来实现多个安全通信通道。
然而，对称密码系统也存在一些缺点。
首先，发送方和接收方必须事先共享密钥，这在实际应用中可能会带来一些困难。
其次，对称密码系统无法提供身份验证和非否认性，即无法验证消息的发送方和接收方的身份，也无法防止发送方否认发送过该消息。
为了解决对称密码系统的缺点，人们提出了非对称密码系统，也被称为公钥密码系统。
非对称密码系统使用两个不同但相关的密钥，一个用于加密，另一个用于解密。
这种密码系统可以提供身份验证、非否认性和密钥分发等功能。
然而，非对称密码系统的计算复杂度较高，加密和解密速度较慢。
综上所述，对称密码系统是一种常见的密码学算法，它使用相同的密钥进行加密和解密。
它具有加密速度快、实现简单等优点，但也存在密钥管理困难、无法提供身份验证和非否认性等缺点。
为了弥补对称密码系统的不足，人们提出了非对称密码系统。
对称密码系统和非对称密码系统在实际应用中都有各自的优势和适用场景，选择合适的密码系统取决于具体的安全需求和应用环境。
网络安全中基于传统对称密码体制的密钥管理
网络安全中基于传统对称密码体制的密钥管理摘要本文主要介绍了基于传统对称密码体制下的一种密钥分配方案。
它将整个系统中的密钥从低到高分成三个等级——初级密钥、二级密钥和主机主密钥。
低级密要不会以明文的形式出现，而是以受高级密钥加密的形式传输和保存。
高级密钥存放在一种专有密码装置（硬件）的工作寄存器中（该寄存器的内容只能设置不能访问），并且相关的密码转换操作均在专有密码装置中进行，这样便保证了密钥装置内之外永不一明文的形式出现。
从而较好的提供了一种安全的密钥管理方案。
1．介绍根据近代密码学的观点，密码系统的安全应只取决于密钥的安全，而不取决于对算法的保密。
在计算机网络环境中，由于用户和节点很多，需要使用大量的密钥。
密钥的数量如此之大，而且又要经常更换，其产生、存贮、分配是极大的问题。
如无一套妥善的管理方法，其困难性和危险性是可想而知的。
以下的讨论基于这样一个事实：计算机网络中的各个节点或者是主机或者是终端。
为了简化密钥的管理工作，我们采用密钥分级策略。
我们将密钥分成初级密钥、二级密钥和主机主密钥三个级别。
1）初级密钥用于加解密数据的密钥称为初级密钥，记为K。
初级密钥可由系统应用实体请求通过硬件或软件方式自动产生，也可以由用户自己提供。
初级密钥仅在两个应用实体交换数据时才存在，它的生存周期很短，通常只有几分钟。
为了安全，初级密钥必须受更高一级的密钥的保护，直至它的生存周期结束为止。
一般而言，初级密钥为相互通信的两个进程所共享，在主机或终端上会同时存在多个初级密钥。
2）二级密钥二级密钥用以加密保护初级密钥，记作KN。
二级密钥的生存周期一般较长，它在较长时间里保持不变。
3）主机主密钥主机主密钥是这一管理方案中的最高机密钥，记作KM，用于对主机系统的初级密钥和二级密钥提供保护。
主机主密钥的生存周期很长。
在一个网络系统中由主机和终端等多种需要使用密钥的实体，只有针对不同性质的实体配备不同的密钥，并对不同的密钥采取不同的保护才能方便密钥的管理。
《对称密钥密码体系》课件
目 录
• 对称密钥密码体系概述 • 对称密钥密码体系的基本原理 • 对称密钥密码体系的分类 • 对称密钥密码体系的应用 • 对称密钥密码体系的挑战与解决方案 • 对称密钥密码体系的未来展望
01
对称密钥密码体系概述
定义与特点
定义
对称密钥密码体系是一种加密方式，使用相同的密钥进行加 密和解密。
分组密码
01
分组密码是一种对称密钥密码体系，它将明文分成 固定长度的块，然后对每个块进行加密。
02
分组密码的优点在于其安全性较高，能够抵御各种 攻击。
03
常见的分组密码算法包括DES、AES和IDEA。
块密码
01
块密码是一种对称密钥密码体系，它将明文分成固定
长度的块，然后对每个块进行独立的加密。
对称密钥密码体系的优点
对称密钥密码体系可以提供较高的身份认证安全性，因为 只有知道秘密密钥的用户才能通过认证。由于不需要在网 络中传输用户的敏感信息，对称密钥密码体系可以保护用 户的隐私。
对称密钥密码体系的局限性
对称密钥密码体系需要用户和服务器之间共享秘密密钥， 因此需要在安全的环境中传输和存储秘密信息。如果秘密 信息泄露或被篡改，身份认证的安全性将受到威胁。此外 ，对于大型网络环境，管理大量的共享秘密密钥是一项挑 战。
密体系。
02
对称密钥密码体系的基本 原理
加密算法
对称加密算法
加密和解密使用相同密钥的算 法。常见的对称加密算法有AES
、DES等。
加密过程
明文通过加密算法和密钥转换 成密文，这一过程由发送方执 行。
解密过程
密文通过解密算法和相同的密 钥还原成明文，这一过程由接 收方执行。
《网络信息安全》试题C及答案
《网络信息安全》试题（C）一、填空（每空1分共15分）1．P2DR的含义是：策略、保护、探测、反应。
2．密码系统包括以下4个方面：明文空间、密文空间、密钥空间和；密码算法。
3．DES算法密钥是64 位，其中密钥有效位是56 位。
4．数字签名是笔迹签名的模拟，是一种包括防止源点或终点否认的认证技术。
5．访问控制的目的是为了限制访问主体对访问客体的访问权限。
6．恶意代码的基本形式有后门、逻辑炸弹、特洛伊木马、蠕虫等。
7．计算机病毒的工作机制有潜伏机制、传染机制和表现机制。
8．IPS技术包括基于主机的IPS和基于网络的IPS两大类。
9．仅对截获的密文进行分析而不对系统进行任何篡改，此种攻击称为被动攻击。
10．基于密钥的算法通常有两类：单钥密码算法和公钥密码算法。
二、单选题（每空1分共20分）1．信息安全的基本属性是 D 。
A. 机密性B. 可用性C. 完整性D. 上面3项都是2．ISO 7498-2从体系结构观点描述了5种安全服务，以下不属于这5种安全服务的是 B 。
A. 身份鉴别B. 数据报过滤C. 授权控制D. 数据完整性3．可以被数据完整性机制防止的攻击方式是 D 。
A. 假冒源地址或用户的地址欺骗攻击B. 抵赖做过信息的递交行为C. 数据中途被攻击者窃听获取D. 数据在途中被攻击者篡改或破坏4． C 属于Web中使用的安全协议。
A. PEM、SSLB. S-HTTP、S/MIMEC. SSL、S-HTTPD. S/MIME、SSL5．一般而言，Internet防火墙建立在一个网络的 C 。
A. 内部子网之间传送信息的中枢B. 每个子网的内部C. 内部网络与外部网络的交叉D. 部分内部网络与外部网络的结合处6．对动态网络地址交换（NAT），不正确的说法是 B 。
A. 将很多内部地址映射到单个真实地址B. 外部网络地址和内部地址一对一的映射C. 最多可有64000个同时的动态NAT连接D. 每个连接使用一个端口7．L2TP隧道在两端的VPN服务器之间采用 A 来验证对方的身份。
密码系统的两个基本要素是加密算法和密钥管理
密码系统的两个基本要素是加密算法和密钥管理。
加密算法是一些公式和法则，它规定了明文和密文之间的变换方法。
由于密码系统的反复使用，仅靠加密算法已难以保证信息的安全了。
事实上，加密信息的安全可靠依赖于密钥系统，密钥是控制加密算法和解密算法的关键信息，它的产生、传输、存储等工作是十分重要的。
随着信息化和数字化社会的发展，人们对信息安全和保密的重要性认识不断提高，而在信息安全中起着举足轻重作用的密码学也就成为信息安全课程中不可或缺的重要部分，密码学早在公元前400多年就已经产生，正如《破译者》一书中所说的"人类使用密码的历史几乎与使用文字的时间一样长"。
密码学（Cryptograph）一词来源于古希腊语Kruptos（hidden）+ graphein（to write）准确的现代术语是"密码编制学"简称"编密学"，与之相对的专门研究如何破解密码的学问称之为"密码分析学"。
密码学则包括密码编制学和密码分析学这两个相互独立又相互依存的分支。
从其发展来看，可分为古典密码--以字符为基本加密单元的密码，以及现代密码--以信息块为基本加密单元的密码。
第一次世界大战前，重要的密码学进展很少出现在公开文献中，但该领域却和其它专业学科一样向前发展.直到1918年，二十世纪最有影响的密码分析文章之William F. Friedman的专题论文《重合指数及其在密码学中的应用》作为私立的"河岸（Riverbank）实验室"的一份研究报告问世。
1949年到1967年，密码学文献近乎空白。
在1967年，一部与众不同的著作--David Kahn 的《破译者》出现，它没有任何新的技术思想，但却对以往的密码学历史作了相当完整的记述，包括提及政府仍然认为是秘密的一些事情。
《破译者》的意义不仅在于它涉及到的相当广泛的领域，而且在于它使成千上万原本不知道密码学的人了解密码学。
第三章对称密钥体制
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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。
加密系统
加密系统计算机加密建立在人类历史中一直使用的密码术的基础上。
在数字时代之前，使用密码术最多的是政府，尤其是用于军事目的。
据考证，远在罗马帝国时代就存在经过编码的消息。
但是，现今人们使用的大多数密码术形式均依赖于计算机，原因在于仅凭借人脑编写的代码非常容易被计算机破解。
大多数计算机加密系统都属于以下两种类型之一：∙对称密钥加密∙公钥加密在下面几节，您将了解所有这些系统。
在对称密钥加密中，每台计算机都有一个密钥（代码），用于对通过网络发送到另一台计算机的信息包进行加密。
对称密钥要求您知道将要与哪些计算机通信，以便您能够在每台计算机上安装密钥。
对称密钥加密实际上与密码相同，两台计算机都必须知道密码才能对信息进行解码。
该代码提供了用于对信息进行解码的钥匙。
下面是一个简单的例子：您创建一条消息并进行编码，将原消息中的每个字母都替换为其在字母表中后两位的字母，然后发送给朋友。
这样“Ａ”变成了“Ｃ”，“Ｂ”变成了“Ｄ”。
您告诉自己信任的朋友，代码是“后移两位”。
这样您的朋友收到消息时就可以进行解码，从而得知消息的内容。
任何其他看到该消息的人看到的只是无意义的内容。
公钥加密方法结合使用了私钥和公钥。
私钥只有您的计算机知道，而公钥则由您的计算机提供给任何希望与其安全通信的其他计算机。
若要解码被加密的消息，计算机必须使用发出消息的计算机提供的公钥，以及它自己的私钥。
Pretty Good Privacy（PGP）是一种非常流行的公钥加密实用工具，它几乎可用于对任何数据加密。
有关PGP的更多信息，请访问PGP的网站。
support JavaScript or it is disabled.发出消息的计算机使用对称密钥对文档进行加密，然后又使用接收消息的计算机的公钥对对称密钥进行加密。
后者使用其私钥来解码对称密钥，然后使用对称密钥来解码文档。
大规模实施公钥加密（例如，安全Web服务器可能需要这种加密）要求采取另一种方式。
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对称密钥密码系统
2000多年以前，罗马国王Julius Caesar使用过现今被称为“凯撒密码”的加密算法。
此加密算法其实是“移位密码”算法的一个特例。
由于移位密码安全性不高，使用穷举爆力技术很容易将其破解，于是人们发明了“代换密码”。
而移位密码其实是代换密码的一个子集。
虽然代换密码安全性有所提高，使用穷举爆力技术较难破解，然而使用统计密码分析技术却可以很容易地破解代换密码。
到了几百年前，有人发明了“置换密码”有时也叫“换位密码”，之后现代密码技术开始出现。
很多人把Claude Shannon誉为现代密码学之父，他提出了“扩散”和“混淆”来构造密码体制的基本要素。
这种加密技术可以有效的挫败使用统计分析技术来破解密码。
1973年，Horst Feistel公开了他的“Feistel密码”，这是第一个体现密码之父Shannon思想的密码系统。
目前，几乎所有的对称密码系统都使用了Feistel密码的设计特征。
1973年，（美）国家标准局（NBS），即现在的（美）国家标准技术研究所（NIST）公布了征求国家密码标准的提案，人们建议了许多的密码系统。
1977年7月，NBS经过对众多的密码系统进行评估后，采纳了IBM在20世纪60年代（1960s）研制出来的一个密码系统作为数据加密标准（DES），此系统是由Horst Feistel领导的一个研究组研制出来的。
这个密码系统基于一个称为LUCIFER[Fic73]的密码系统。
LUCIFER密码系统本质上是Feistel密码的一个推广。
1983年、1988年和1993年，DES再度被认定为（美）国家标准。
1997年，RSA实验室发布了一个以10000美元作为酬金的挑战：寻找一个前面带有一个已知明文块的密文的DES密钥。
由Roche Verse牵头的一个工程小组动用了70000多台通过因特网连接起来的计算机系统，使用穷举爆力攻击程序大约花费96天的时间找到了正确的DES密钥。
意识到DES已经快完成它的历史使命，NIST于1997年1月宣布了一项选择一个用作高级加密标准（AES）的候选算法的计划：这个新的标准的将取代DES。
1998年7月，电子前沿基金会（EFF）花费了250000美元制造了一台机器，用它在不到3天的时间里就攻破了DES。
为了响应NIST征求AES的提议，有关各方在1998年上半年提交了15个密码算法。
1999年8月9日，NIST宣布已经选出5个最终候选算法来参加第二轮的角逐成为AES。
这个5个算法是“MARS”，由IBM的一个研究小组研发出来；“RC6”，由Ronold Rivest和来自RSA实验室的一个小组开发出来；“Rijndael”，由比利时的Joan Daemen和Vincent Rijmen设计得出；“Serpent”，由英国剑桥大学的Ross Anderson和以色列海法市Technion的Eli Bibam以及热挪威卑尔根大学的Lars Knudsen共同研究出来；“Twofish”，由Bruce Schneier、John Kelsey、Doug Whiting、David Wagner、Chris Hall和Niels Ferguson设计出来。
1999年10月25日，NIST在还没有找到合适的AES期间，采纳了三重DES （一个更安全的DES变形）作为国家标准。
2000年10月2日，NIST在5个候选算法中的Rijndael算法定为AES的最终候选算法。