第三章传统密码体制
西工大网络信息安全复习要点
西工大网络信息安全复习要点《网络信息安全》复习要点第一章：网络信息安全概论1、OSI安全体系结构：安全威胁、脆弱性、风险、安全服务、安全机制及安全服务与安全机制之间关系2、信息安全的基本属性2、TCP/IP协议族安全问题：TCP/IP协议存在的的安全弱点、DoS攻击原理（TCP SYN Flood、ICMP Echo Flood）第二章：网络信息安全威胁1、常见的安全威胁有那几种；2、DDoS攻击的基本原理及攻击网络的组成3、缓冲区溢出攻击原理4、IP欺骗攻击原理5、ARP欺骗攻击原理第三章：密码学3.1 古典密码学1、密码学基本概念：密码编码学、密码分析学、加密、解密、密钥、主动攻击、被动攻击、对称密码学、非对称密码学、主动/被动攻击、分组密码、流密码、Kerchoffs原则、2、古典密码算法：代换技术密码、置换技术密码、掌握凯撒密码、维吉尼亚密码、Hill密码的加密、解密过程3.2 对称密码学1、基本概念：对称密码体制的特点、流密码、分组密码体制的原理、混淆原则、扩散原则2、DES分组加密算法：分组长度、密钥长度、加密解密流程、工作模式（ECB、CBC、CFB、OFB、计数器）原理、2DES、3DES 的改进之处3.3 非对称密码学1、公钥密码体制的基本概念：公钥体制加密、公钥体制认证的基本原理、单向函数、单向陷门函数2、Diffie-Hellman算法：算法原理，掌握Diffie-Hellman算法用于密钥交换过程3、RSA算法：算法安全性基础、算法原理4、习题：3.8, 3.9, 3.103.4 消息认证和散列函数1、消息认证的基本概念、不可否认性、消息新鲜性、消息认证的基本技术手段2、散列函数的性质和一般结构、MD5/SHA算法的基本结构（输入、输出）、基本用法3、MAC的基本概念和使用方式、HMAC4、习题：3.15、3.163.5 数字签名技术1、数字签名的基本概念：目的、产生方法2、公钥加密算法和签名算法产生签名的基本过程3.6 密钥管理1、密钥层次化结构及概念、2、密钥的存储：3、密钥的分配及协议第五章：信息交换安全技术1、信息交换安全技术的基本功能、安全模型、安全机制、技术基础2、网络层安全协议：网络层安全协议功能、IPSec协议的组成、IPSec的实现模式、SA和SP的基本概念及两者关系、安全协议AH/ESP的功能及应用模式、处理过程3、传输层安全协议：功能、SSL的安全性、SSL协议的组成、SSL协议的密钥管理、习题7.7、7.9、7.134、PGP协议：PGP中保密和鉴别功能、PGP报文生成及接受的处理过程、密钥管理第六章：网络系统安全技术1、主要功能、主要使用技术2、防火墙基本原理、防火墙采用的主要技术及其工作原理（数据包过滤、代理服务和状态检测技术的工作原理/过程）、主要应用模式及其工作原理3、安全漏洞扫描技术的概念、有哪些扫描策略和扫描技术、漏洞扫描系统的构成及各部分功能4、入侵检测技术的概念、NDIS系统的结构及各部分功能、入侵检测方法有哪几类及原理、区别。
03、对称密码体制
数据加密标准(Data Encryption Standard，DES)是至 今为止使用 最为广泛的加密算法。
1974年8月27日, NBS开始第二次征集,IBM提交了算法LUCIFER ，该算法由IBM的工程师在1971~1972年研制。
1975年3月17日, NBS公开了全部细节1976年,NBS指派了两个
序列密码算法(stream cipher)
每次可加密一个比特戒一个字节 适合比如进程终端输入加密类的应用
对称密码体制
4
3.1 分组密码原理
分组密码
分组密码是将明文消息编码表示后的数字(简称明文数字)序列，划
分成长度为n的组(可看成长度为n的矢量)，每组分别在密钥的控制 下发换成等长的输出数字(简称密文数字)序列。
构，如FEAL、Blowfish、RC5等。
对称密码体制
9
3.1.2 分组密码的一般结构
Feistel密码结构的设计动机
分组密码对n比特的明文分组迚行操作，产生出一个n比特的密文分
组，共有2n个丌同的明文分组，每一种都必须产生一个唯一的密文 分组，这种发换称为可逆的戒非奇异的。 可逆映射 00 01 10 11 11 10 00 01 丌可逆映射 00 01 10 11 11 10 01 01
对称密码体制Biblioteka 193.2.1 简化的DES
简化的DES
简化的DES(Simplified - DES)是一个供教学而非安全的加密算法， 它不DES的特性和结构类似，但是参数较少。 S - DES的加密算法以8bit的明文分组和10位的密钥作为输入，产生 8bit的明文分组做为输出。 加密算法涉及五个凼数：
现代密码学教程
（）
(7) 差分分析是一种攻击迭代密码体制的选择明文攻击方法，所以，对于 和 都有一
定的攻击效果。
（）
(8) 线性分析实际上是一种已知明文攻击方法。
（）
(9) 通过 类似， 也存在弱密钥，但其弱密钥数量少于 的弱密钥数。 （ ）
(10) 算法是可逆的，即可以用相同的算法进行加密和解密。
（）
(11) 因为 密码算法采用 结构，所以具有加解密相似的特征。 （ ）
，并且
，
，
，求 。
（8） 请给出一个 完全类问题的例子。
第四章 分组密码
1.
(1)
判在分断组题密码中，分组或密钥越长意味着安全性越高，因此，在实际应用中应选用分组和
密钥都长的分组密钥算法。
（）
(2) 分组密码一般采用简单的、安全性弱的加密算法进行多轮迭代运算，使得安全性增强。
一般来说，分组密码迭代轮数越多，密码分析越可困难。
计算机网络的普及和发展。
（）
（5） 年后，美国数据加密标准（ ）的公布使密码学的研究公开，从而开创了现
代密码学的新纪元，是密码学发展史上的一次质的飞跃。
（）
（6） 现代密码系统的安全性不应取决于不易改变的算法，而应取决于可随机改变的密钥。
（）
（7） 能经受住选择明文攻击的密码体制就能经受住已知明文攻击。 （ ）
第五章 序列密码
1（. 1）判断序题列密码（又称流密码）是属于对称密码体制。
（）
（2） 序列密码的加解密钥是由种子密钥生成的，而种子密钥的长度是由需加密的明文长
度决定。
（）
（3） 利用反馈移位寄存器来生成序列密码的密钥的过程中，反馈移位寄存器的初始值是
由种子密钥决定的。
自考计算机网络安全复习资料(第三章 信息加密与PKI)
主要包括认证机构CA、证书库、密钥备份、证书作废处理系统和PKI应用接口系统等。①认证机构CA②证书库③证书撤销④密钥备份和恢复⑤自动更新密钥⑥密钥历史档案⑦交叉认证⑧不可否认性⑨时间戳⑩客户端软件
12、通过学习，你认为密码技术在网络安全实践中还有哪些应用领域？举例说明。（P76）
4、选择凯撒（Caesar）密码系统的密钥k=6。若明文为caesar，密文是什么。密文应为：igkygx
5、DES加密过程有几个基本步骤？试分析其安全性能。
加密过程可表示为：DES(m)IP-1?T16?T15……T2?T1?IP(m)
DES：输入－64bit明文数据－初始置换IP－乘积变换（在密钥控制下16次迭代）－逆初始置换IP-1－64bit密文数据
8、试简述解决网络数据加密的三种方式。（P75）
常见的网络数据加密方式有：①链路加密：对网络中两个相邻节点之间传输的数据进行加密保护。②节点加密：指在信息传输路过的节点处进行解密和加密。③端到端加密：指对一对用户之间的数据连续的提供保护。
9、认证的目的是什么，试简述其相互间的区别。（P77）
认证的三个目的：一是消息完整性认证，即验证信息在传送或存储过程中是否被篡改；二是身份认证，即验证消息的收发者是否持有正确的身份认证符；三是消息的序号和操作时间等的认证，其目的是防止消息重放或延迟等攻击。
10、什么是PKI？其用途有哪些？（P83）
PKI是一个用公钥密码算法原理和技术来提供安全服务的通用型基础平台，用户可利用PKI平台提供的安全服务进行安全通信。PKI采用标准的密钥管理规则，能够为所有应用透明地提供采用加密和数字签名等密码服务所需要的密钥和证书管理。
信息加密技术是利用密码学的原理与方法对传输数据提供保护的手段，它以数学计算为基础，信息论和复杂性理论是其两个重要组成部分。加密体制的分类：从原理上可分为两大类：即单钥或对称密码体制（代表算法：DES算法，IDEA算法）和双钥或非对称密码体制（代表算法：RSA算示，ElGamal算法）。
应用密码学第三章分组密码体制习题参考答案道
第三章习题1简述分组密码算法的基本工作原理。
答分组密码在加密过程中不是将明文按字符逐位加密而是首先要将待加密的明文进行分组每组的长度相同然后对每组明文分别加密得到密文。
分组密码系统采用相同的加密密钥和解密密钥这是对称密码系统的显著特点。
例如将明文分为m块0121mPPPP每个块在密钥作用下执行相同的变换生成m个密文块0121mCCCC每块的大小可以任意长度但通常是每块的大小大于等于64位块大小为1比特位时分组密码就变为序列密码如图是通信双方最常用的分组密码基本通信模型。
加密算法解码算法明文x密文y明文x密钥k密钥kkExykDyxAliceBob不安全信道安全信道密钥k攻击者图分组密码基本通信模型图在图中参与通信的实体有发送方Alice、接收方Bob。
而攻击者是在双方通信中试图攻击发方或者收方信息服务的实体攻击者经常也称为敌人、对手、搭线者、窃听者、入侵者等并且攻击者通常企图扮演合法的发送方或者接收方。
2为了保证分组密码算法的安全对分组密码算法的要求有哪些答为了保证分组密码的安全强度设计分组密码时应遵循如下的基本原则1分组长度足够长防止明文穷举攻击例如DESData Encryption Standard、IDEAInternational Data Encryption Algorithm等分组密码算法分组块大小为64比特在生日攻击下用322组密文破解成功概率为0.5同时要求32152642bitsMB大小的存储空间故在目前环境下采用穷举攻击DES、IDEA等密码算法是不可能而AES明文分组为128比特同样在生日攻击下用642组密文破解成功概率为0.5同时要求存储空间大小为644821282bitsMB采用穷举攻击AES算法在计算上就更不可行。
2 密钥量足够大同时需要尽可能消除弱密钥的使用防止密钥穷举攻击但是由于对称密码体制存在密钥管理问题密钥也不能过大。
3密钥变换足够复杂能抵抗各种已知攻击如差分攻击、线性攻击、边信道攻击等即使得攻击者除了穷举攻击外找不到其它有效攻击方法。
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
信息安全概论课后答案
四45五3六57十4十一34十二47没做“信息安全理论与技术”习题及答案教材：《信息安全概论》段云所，魏仕民，唐礼勇，陈钟，高等教育出版社第一章概述（习题一，p11）1.信息安全的目标是什么？答：信息安全的目标是保护信息的机密性、完整性、抗否认性和可用性；也有观点认为是机密性、完整性和可用性，即CIA(Confidentiality,Integrity,Availability)。
机密性（Confidentiality）是指保证信息不被非授权访问；即使非授权用户得到信息也无法知晓信息内容，因而不能使用完整性（Integrity）是指维护信息的一致性，即信息在生成、传输、存储和使用过程中不应发生人为或非人为的非授权簒改。
抗否认性（Non-repudiation）是指能保障用户无法在事后否认曾经对信息进行的生成、签发、接收等行为，是针对通信各方信息真实同一性的安全要求。
可用性（Availability）是指保障信息资源随时可提供服务的特性。
即授权用户根据需要可以随时访问所需信息。
2.简述信息安全的学科体系。
解：信息安全是一门交叉学科，涉及多方面的理论和应用知识。
除了数学、通信、计算机等自然科学外，还涉及法律、心理学等社会科学。
信息安全研究大致可以分为基础理论研究、应用技术研究、安全管理研究等。
信息安全研究包括密码研究、安全理论研究；应用技术研究包括安全实现技术、安全平台技术研究；安全管理研究包括安全标准、安全策略、安全测评等。
3. 信息安全的理论、技术和应用是什么关系？如何体现？答：信息安全理论为信息安全技术和应用提供理论依据。
信息安全技术是信息安全理论的体现，并为信息安全应用提供技术依据。
信息安全应用是信息安全理论和技术的具体实践。
它们之间的关系通过安全平台和安全管理来体现。
安全理论的研究成果为建设安全平台提供理论依据。
安全技术的研究成果直接为平台安全防护和检测提供技术依据。
平台安全不仅涉及物理安全、网络安全、系统安全、数据安全和边界安全，还包括用户行为的安全，安全管理包括安全标准、安全策略、安全测评等。
第3讲古典密码体制
6分组密码(Block Cipher)与流密码（Stream Cipher ）
根据密钥流是否依赖明文流， 可将流密码分为两种： (1)同步流密码，就是生成的密 钥流独立于明文流； (2)自同步流密码，每个密钥字 符都从以前密文的固定n个字符 中导出。
2 移位密码（Shift Cipher）
模的同余性质 ：
(6) 若a b ( mod m)， c d ( mod m ),
则l，kZ(整数集合), 有la kc lb kd( mod m ) 且ac bd ( mod m )
2 移位密码（Shift Cipher）
(7)设f(x)与g(x)分别是两个整系 数多项式： f(x) = an x n+ an-1xn-1+…+ a g(x) = bn x n+ bn-1xn-1+…+ b
3.1 古典密码体制
1 基本概念 2 移位密码 3 维吉尼亚密码 4 置换密码 5 替代（代换）密码 6 分组密码与流密码
基本概念
密码学的最基本目的: 对通信或者存储的信息进行
某种编码变换使得非法者无法了 解通信或者存储的真正内容。
基本概念
一般模型都假定Alice和Bob 在一个不安全的信道上通信，而 Eve作为第三者(或密码分析者) 总是企图破译Alice和Bob之间的 通信内容。Alice发送给Bob的信 息，通常称为明文(Plaintext), 如英文单词、数字符号或数据。
对于移位密码(模26)的明显的 弱点就是密钥空间太小。因 | Z26| = 26，所以密钥仅有26种可能值， 用密钥穷搜索方法很容易破译。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Vigenere密码加密和解密原理
#include <stdio.h> void main() { char c[200]; FILE *fp; int i=0; int count[26]={0}; fp=fopen("cipher.txt","r"); while(!feof(fp)) c[i++]=fgetc(fp); for(i=0;c[i];i++) count[c[i]-'a']++;
加密过程：给定一个密钥字母k和一个明文字母p，密文 字母就是位于k所在的行与p所在的列的交叉点上的那个 字母。 解密过程：由密钥字母决定行，在该行中找到密文字母， 密文字母所在列的列首对应的明文字母就是相应的明文。
1.2 换位法 transposition
将明文中字母的位置重新排列。即不改变明文字母，只是改变字母的 排列顺序。
DES加密过程的数学公式表达
Li Ri 1 Ri Li 1 f ( Ri 1 , K i ) i 1,2,3,...,16
f
图2.3.2 f 算法示意图
1.2 替代法 substitution
即明文中的每个元素（比特、字母、比特组合或字母组合）被映射为另一个元素。
#include <stdio.h> #include <string.h>
void main() { char p[100],c[100]; int i, k=0;
gets(c); for(k=0;k<26;k++,putchar('\n')) for(i=0;c[i];i++) { if(c[i]==' ') p[i]=' '; else p[i]=(c[i]-'a'+k)%26+'a'; putchar(p[i]); } }
for(i=0;i<26;i++) printf("%c-%d\n",i+'a',count[i]);
fclose(fp); }
明文
密 文
图1.2 Vigenere表
替代法分类
（1）单表替代密码——Caesar密码 （2）多表替代密码——Vigenere密码 Caesar密码：简单的单字母替代法 E（m）＝（m＋k）mod n Vigenere密码：多表替代法
④ 无法达到不可否认服务。
2.2 DES基本思想和特点
56位密钥 64位明文组 DES 64位密文组
图2.2 DES工作原理
DES算法的基本特点： (1) 对称算法。 (2) 64位的密钥，实际使用长度为56位。 (3) 加密算法是替代与换位法的结合，同时也使用了序列密码中的 异或运算。
(4) 算法对每个明文组，实施16轮相同的加密运算。
§2 现代对称密码
• • • • 2.1 对称密码体制及DES背景 2.2 DES的基本思想与特点 2.3 DES的加密过程——结构图 2.4 DES的应用与改进
对称密码优缺点分析
（1）优点：加密、解密处理速度快、保密度高等。 （2）缺点： ① 密钥安全分配问题。 ② 庞大密钥数量的管理问题。 ③ 对通信双方的限制。
2.3 DES加密过程——结构图
64位明文组 初始换位 16轮加密变换 逆初始换位 64位密文组 56位密钥 压缩变换、移位 16个48位子密钥
图2.3.1 DES加密过程概图
2.3 DES加密过程——结构图
DES加密过程的基本模块
(1)初始换位IP和逆初始换位IP-1 (2)将64位的明文组分成32位的左右两段：L0和R0 (3)进行16轮相同的迭代运算：替代＋异或＋换位 (4)将最后的左右两段合并 (5)生成每一轮的子密钥
水洗尘埃道未甞，甘于名利两相忘。
心怀六洞丹霞客，口诵三清紫府章。 十里采莲歌达旦，一轮明月桂飘香。 日高公子还相觅，见得山中好酒浆。
1.1 隐写术
1.1 隐写术
隐写术 信息隐藏技术
见第一章
隐写术的优点：能够被某些人使用，而不容易被发 现他们之间在进行秘密通信。而加密则很容易被发 现谁与谁在进行秘密通信，表明通信是重要的或秘 密的，或表明通信双方对其他人有需要隐瞒的事情， 这种发现本身可能具有某种意义或作用。 隐写术的缺点：① 它形式简单但构造费时，要求有 大量的开销来隐藏相对较少的信息。② 一旦该系统 的构造方法被发现，就会变得完全没有价值；③ 隐 写术一般无稳健性，如数据改动后隐藏的信息不能 被恢复。
第3章 传统密码体制
§1 古典密码 §2 现代对称密码
§1 古典密码
• 1.1隐写术 • 1.2替代法 • 1.3换位法
1.1 隐写术
早妆未罢暗凝眉， 迎户愁看紫燕飞， 无力回天春已老，
双栖画栋不如归。
1.1 隐写术
洗尘埃道未甞于名利 两相忘怀六洞丹霞客 诵三清紫府章里采莲 歌达旦轮明月桂飘香 高公子还相觅得山中 好酒浆