非对称密码体制的认证与对称密码体制的加密
对称密码体制和非对称密码体制
对称密码体制和⾮对称密码体制⼀、对称加密 (Symmetric Key Encryption)对称加密是最快速、最简单的⼀种加密⽅式，加密（encryption）与解密（decryption）⽤的是同样的密钥（secret key）。
对称加密有很多种算法，由于它效率很⾼，所以被⼴泛使⽤在很多加密协议的核⼼当中。
⾃1977年美国颁布DES（Data Encryption Standard）密码算法作为美国数据加密标准以来，对称密码体制迅速发展，得到了世界各国的关注和普遍应⽤。
对称密码体制从⼯作⽅式上可以分为分组加密和序列密码两⼤类。
对称加密算法的优点：算法公开、计算量⼩、加密速度快、加密效率⾼。
对称加密算法的缺点：交易双⽅都使⽤同样钥匙，安全性得不到保证。
此外，每对⽤户每次使⽤对称加密算法时，都需要使⽤其他⼈不知道的惟⼀钥匙，这会使得发收信双⽅所拥有的钥匙数量呈⼏何级数增长，密钥管理成为⽤户的负担。
对称加密算法在分布式⽹络系统上使⽤较为困难，主要是因为密钥管理困难，使⽤成本较⾼。
⽽与公开密钥加密算法⽐起来，对称加密算法能够提供加密和认证却缺乏了签名功能，使得使⽤范围有所缩⼩。
对称加密通常使⽤的是相对较⼩的密钥，⼀般⼩于256 bit。
因为密钥越⼤，加密越强，但加密与解密的过程越慢。
如果你只⽤1 bit来做这个密钥，那⿊客们可以先试着⽤0来解密，不⾏的话就再⽤1解；但如果你的密钥有1 MB⼤，⿊客们可能永远也⽆法破解，但加密和解密的过程要花费很长的时间。
密钥的⼤⼩既要照顾到安全性，也要照顾到效率，是⼀个trade-off。
分组密码：也叫块加密(block cyphers)，⼀次加密明⽂中的⼀个块。
是将明⽂按⼀定的位长分组，明⽂组经过加密运算得到密⽂组，密⽂组经过解密运算（加密运算的逆运算），还原成明⽂组，有 ECB、CBC、CFB、OFB 四种⼯作模式。
序列密码：也叫流加密(stream cyphers)，⼀次加密明⽂中的⼀个位。
《网络安全》第5-6讲(2.4)
2.4 公钥（非对称）密码体制
2.4.2 公钥密码体制的原理
公钥密码体制的基本数学方法和基本原理如下所述。 2．用于构造公钥密码的常用单向函数 1）多项式求根 有限域GF(p)上的一个多项式
f ( x) ( x anmod p
当给定多项式的系数和x、p以后，利用Honer算法，最多进行 n次乘法，n-1次加法，就可以求得y的值。但已知多项式的系数a 和y、p以后，要求x，就需要对高次方程求根，至少要进行不小 于n2(lbp)2的整数次乘法，当n、p很大时很难求解。
定n以后求p、q的问题称为RSA问题。求n=p×q分解问题有以下几种形式：
（1）分解整数n为p、q； （2）给定整数M、C，求d使得Cd≡M mod n； （3）给定整数k、C，求M使得Mk≡C mod n； （4）给定整数x、C，决定是否存在y使得x≡y2mod n（二次剩余问题）。
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给定x求y是容易的，但是当p很大时，从x=logby中要计算x是非常困难 的。如b=2，p=2100，给定x求y，只需作100次乘法，利用高速计算机可 在0.1ms内完成。而给定y求x，所需计算量为1600年。可见，有限域 GF(p)中的指数函数f(x)=bx是一个单向函数。
x=logby
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2.4 公钥（非对称）密码体制
2.4.1 公钥密码体制的基本概念 3.电子签证机关
电子签证机关（即CA）是负责颁发数字证书的权威机构。CA自 身拥有密钥对，可以使用私钥完成对其他证书的数字签名，同时也拥 有一个对外开放的证书（内含公钥）。网上的公众用户通过验证CA的 数字签名建立信任，任何人都可以得到CA的证书（含公钥），用以验 证它所签发的其他证书。如果用户想建立自己的证书，首先要向CA提 出申请证书的请求。在CA判明申请者的身份后，便为他分配一个密钥 对，并且CA将申请者的公钥与身份信息绑在一起，在为之完成数字签 名后，便形成证书发给那个用户（申请者）。如果一个用户想鉴别数 字证书是否为假冒的，可以用证书发证机构CA的公钥对该证书上的数 字签名进行验证，数字签名验证的过程是使用CA公钥解密的过程，验 证通过的证书就被认为是有效的。CA在公开密码体系中非常重要，负 责签发证书以及证书和密钥的管理等必要工作。CA相当于网上公安机 构，专门发放、验证电子身份证。
2025年软件资格考试信息安全工程师(中级)(基础知识、应用技术)合卷试题与参考答案
2025年软件资格考试信息安全工程师(基础知识、应用技术)合卷(中级)复习试题(答案在后面)一、基础知识（客观选择题，75题，每题1分，共75分）1、信息安全工程师在进行风险评估时，以下哪种方法不属于定性风险评估方法？A、问卷调查法B、专家判断法C、历史数据分析法D、概率风险评估法2、在信息安全管理体系（ISMS）中，以下哪项不是信息安全管理体系文件的一部分？A、信息安全政策B、信息安全组织结构C、信息安全风险评估报告D、信息安全操作手册3、以下关于计算机病毒的说法中，正确的是（）A、计算机病毒是一种程序，它只能通过物理媒介传播B、计算机病毒是一种生物病毒，它可以通过空气、水源等生物媒介传播到计算机C、计算机病毒是一种程序，它可以通过网络、移动存储设备等多种途径传播D、计算机病毒是一种恶意软件，它不能通过任何途径传播4、以下关于信息安全的表述中，不属于信息安全基本要素的是（）A、保密性B、完整性C、可用性D、可审计性5、题干：在信息安全领域，以下哪种加密算法属于对称加密算法？A. RSAB. DESC. SHA-256D. MD56、题干：以下哪项不属于信息安全的基本要素？A. 可用性B. 完整性C. 保密性D. 法律性7、在信息安全领域，以下哪种加密算法属于对称加密算法？A. RSAB. AESC. DESD. SHA-2568、在信息安全中，以下哪个术语描述的是数据在传输过程中的安全？A. 数据保密性B. 数据完整性C. 数据可用性D. 数据不可否认性9、以下哪项不属于信息安全的基本原则？A. 完整性B. 可用性C. 可信性D. 可追溯性 10、在信息安全事件中，以下哪种类型的攻击通常是指攻击者通过欺骗手段获取系统访问权限？A. 拒绝服务攻击（DoS）B. 网络钓鱼（Phishing）C. 中间人攻击（MITM）D. 系统漏洞攻击11、题目：以下哪种加密算法属于对称加密算法？A. RSAB. AESC. DESD. SHA-25612、题目：以下关于信息安全的描述，错误的是？A. 信息安全的目标是保护信息的完整性、可用性、保密性和可控性B. 防火墙是保护网络安全的第一道防线C. 加密技术是实现信息安全的重要手段之一D. 物理安全只涉及计算机硬件的保护13、关于密码学中的对称加密算法和非对称加密算法，下列说法错误的是：A. 对称加密算法使用相同的密钥进行加密与解密。
国密算法国家商用密码算法简介)
国家商用密码算法简介密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学，起源于隐秘消息传输，在编码和破译中逐渐发展起来。
密码学是一个综合性的技术科学，与语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算机科学等有着广泛而密切的联系。
密码学的基本思想是对敏感消息的保护，主要包括机密性，鉴别，消息完整性和不可否认性，从而涉及加密，杂凑函数，数字签名，消息认证码等。
一．密码学简介密码学中应用最为广泛的的三类算法包括对称算法、非对称算法、杂凑算法。
1.1 对称密码对称密码学主要是分组密码和流密码及其应用。
分组密码中将明文消息进行分块加密输出密文区块，而流密码中使用密钥生成密钥流对明文消息进行加密。
世界上应用较为广泛的包括DES、3DES、AES，此外还有Serpent，Twofish，MARS和RC6等算法。
对称加密的工作模式包括电码本模式(ECB 模式)，密码反馈模式(CFB 模式)，密码分组链接模式(CBC 模式)，输入反馈模式(OFB 模式)等。
1.2 非对称密码公钥密码体制由Diffie和Hellman所提出。
1978年Rivest，Shamir和Adleman提出RAS密码体制，基于大素数分解问题。
基于有限域上的离散对数问题产生了ElGamal密码体制，而基于椭圆曲线上的离散对数问题产生了椭圆曲线密码密码体制。
此外出现了其他公钥密码体制，这些密码体制同样基于困难问题。
目前应用较多的包括RSA、DSA、DH、ECC等。
1.3杂凑算法杂凑算法又称hash函数，就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。
一个安全的杂凑函数应该至少满足以下几个条件。
1)输入长度是任意的；2)输出长度是固定的，根据目前的计算技术应至少取128bits长，以便抵抗生日攻击；3)对每一个给定的输入，计算输出即杂凑值是很容易的；4)给定杂凑函数的描述，找到两个不同的输入消息杂凑到同一个值是计算上不可行的，或给定杂凑函数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。
密码学中的数字证书
密码学中的数字证书密码学中的数字证书数字证书是由权威公正的第三方机构即CA中心签发的，以数字证书为核心的加密技术可以对网络上传输的信息进行加密和解密、数字签名和签名验证，确保网上传递信息的机密性、完整性，以及交易实体身份的真实性，签名信息的不可否认性，从而保障网络应用的安全性。
数字证书采用公钥密码体制，即利用一对互相匹配钥(私钥)，用它进行解密和签名；同时拥有一把公共密钥(公钥)并可以对外公开，用于加密和验证签名。
当发送一份保密文件时，发送方使用接收方的公钥对数据加密，而接收方则使用自己的私钥解密，这样，信息就可以安全无误地到达目的地了，即使被第三方截获，由于没有相应的私钥，也无法进行解密。
通过数字的手段保证加密过程是一个不可逆过程，即只有用私有密钥才能解密。
在公开密钥密码体制中，常用的一种是RSA体制。
用户也可以采用自己的私钥对信息加以处理，由于密钥仅为本人所有，这样就产生了别人无法生成的文件，也就形成了数字签名。
采用数字签名，能够确认以下两点：(1)保证信息是由签名者自己签名发送的，签名者不能否认或难以否认；(2)保证信息自签发后到收到为止未曾作过任何修改，签发的文件是真实文件。
数字证书可用于：发送安全电子邮件、访问安全站点、网上证券、网上招标采购、网上签约、网上办公、网上缴费、网上税务等网上安全电子事务处理和安全电子交易活动。
证书遵循的标准-X.509证书的格式遵循X.509标准。
X.509是由国际电信联盟(ITU-T)制定的数字证书标准。
为了提供公用网络用户目录信息服务，ITU于1988年制定了X.500系列标准。
其中X.500和X.509是安全认证系统的核心，X.500定义了一种区别命名规则，以命名树来确保用户名称的唯一性；X.509则为X.500用户名称提供了通信实体鉴别机制，并规定了实体鉴别过程中广泛适用的证书语法和数据接口，X.509称之为证书。
X.509给出的鉴别框架是一种基于公开密钥体制的鉴别业务密钥管理。
非对称密码体制课件
• 解决了对称密码的诸多局限性
2020/11/18
非对称密码体制
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非对称密码基本概念：非对称密码体制
明文
加密器 EK
PK
密钥产生器
密文
解密器 DK
SK
明文
• 密钥—(PK, SK) • PK：俗称公钥(Public Key)，通常公钥是公开的，可以被任何实 体通过有效渠道获取； • SK：俗称私钥(Secret Key)，通常私钥是保密的，不能被任何实 体通过非法渠道获取；
2020/11/18
非对称密码体制
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非对称密码基本概念：非对称密码的提出
• 对称密码的局限性 • 密钥管理的困难性问题 • 陌生人间的保密通信问题 • 数字签名问题
非对称密码(1976年由W. Diffie和M. Hellman提出)与对称密码的几点 区别：
• 双钥——双钥密码、公钥密码
• 基于数学函数，而非替换和换位
2020/11/18
非对称密码体制
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非对称密码基本概念：非对称密码的算法组成
密钥生成KG( ) • 根据输入的安全参数 ，输出公钥和私钥对(PK, SK)
• 加密E( ) • 根据输入的公钥和消息，输出密文。
• 解密D( ) • 根据输入的解密私钥和密文，算法输出消息或输出表示密文不合法的特殊符号“?”
明文
加密器 EK
K
密文
解密器 DK
K
明文
密钥产生器
• 密钥管理：若N个人相互保密通信，每人必须拥有(N-1)个私钥，N很 大时，需要保存的私钥很多。如何解决？
• 可信中心分发：共需要发N*(N-1)/2个私钥：例如N =1000时, 999 *1000/2 = 499500
密码学——密码学概述
1.1信息安全■Alvin 丁。
＜11。
「在《第三次浪潮》中预言：计算机网络的建立和普及将彻底改变人类生存和生活模式。
■信息化以它有别于传统方式的信息获取、存储、处理、传输和使用，给现代社会的正常发展带来了一系列的前所未有的风险和威胁。
■传统的一切准则在电子信息环境中如何体现与维护，到现在并没有根本解决，一切都在完善中。
■今天，人们一方面享受着信息技术带来的巨大变草，同时也承受着信息被篡改、泄露、伪造的威胁，以及计算机病毒及黑客入侵等安全问题。
信息安全的风险制约着信息的有效使用，并对经济、国防乃至国家的安全构成威胁。
■一方面：没有信息安全，就没有龛全意义上的国家安全。
另一方面：信息安全还涉及个人权益、企业生存和金融风险防范等。
■密码技术和管理是信息安全技术的核心，是实现保密性、完整性、不可否认性的关键。
■“9.11事件”后，各国政府纷纷站在国家安全的角度把信息安全列入国家战略。
重视对网络信息和内容传播的监控，更加严格的加固网络安全防线, 杷信息安全威胁降到最低限度。
■2000年我国开始着力建立自主的公钢基础设施，并陆续启动了信息系统安全等级保护和网络身份认证管理服务体系。
■因此，密码学的基本概念和技术巳经成为信息科学工作者知识结构中不可或缺的组成部分。
1.2密码学引论1. 密码学的发展概况■密码学是一门既古老又年轻的学科。
■自有了战争，就有了加密通信。
交战双方都为了保护自己的通信安全，窃取对方的情报而研究各种信息加密技术和密码分析技术。
■古代行帮暗语和一些文字游戏等，实际上就是对信息的加密。
这种加密方法通过原始的约定，把需要表达的信息限定在一定的范围内流通。
古典密码主要应用于政治、军事及外交等领域。
■电报发明以后，商业方面对密码学的兴趣主要集中在密码本的编制上。
■20世纪初，集中在与机械和电动机械加密的设计和制造上。
■进入信息时代，大量敏感信息要通过公共通信设施或计算机网络进行交换, 密码学的应用已经不仅仅局口艮在政治，军事、外交等领域，其商业和社会价值日益显著，并与人们的日常生活紧密相关。
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）。
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非对称密码体制的认证和对称密码体制的加密
仵惠婷
22620139407
摘要：本文主要介绍在安全网络通信过程中：用非对称密码体制即公钥密码来进行通信双方的身份认证，以确保发送方是真的发送方，接收方是真的接收方；用对称密码体制对通信双方交互的通信数据进行加密的安全网络通信方案。
非对称密码体制方案较对称密码体制方案处理速度慢，因此，通常把非对称密钥与对称密钥技术结合起来实现最佳性能。
即用非对称密钥技术在通信双方之间传送会话密钥，而用会话密钥来对实际传输的数据加密解密。
另外，非对称加密也用来对对称密钥进行加密。
关键词：非对称密码体制；认证；对称密码体制；加密；
1.引言
在要求安全的网络环境下通信双方首先要确认对方的身份是否属实，以防止伪造身份的恶意程序向正常服务发起服务请求，以防止恶意程序截获交付给正常客户程序的正常服务。
然后要在整个通信过程中对通信双方交互的通信数据进行加密，以防止即使数据被泄露或者截获也不易被恶意程序篡改或伪造等。
在现有密码技术条件下，应用非对称密码体制对通信双方进行身份认证，应用对称密码体制对通信数据进行加密的方案可谓设计精妙。
2.非对称密码体制的认证
非对称密码体制可以对信息发送与接收人的真实身份的验证、对所发出/接收信息在事后的不可抵赖以及保障数据的完整性是现代密码学主题的另一方面。
首先要介绍的是证书和CA。
其中证书是将公钥和公钥主人名字放在一起被CA权威机构的私钥签名，所以大家都认可这个证书，而且知道了公钥的主人。
而CA就是这个权威机构，也拥有一个证书，也有私钥，所以它有签字的能力。
网上的公众用户通过验证CA的签字从而信任CA，任何人都应该可以得到CA的证书，用以验证它所签发的证书。
如果一个用户想鉴别另一
个证书的真伪，他就用CA的公钥对那个证书上的签字进行验证CA私钥加密的信息，签字验证的过程还伴随使用CA公钥解密的过程，一旦验证通过，该证书就被认为是有效的。
非对称密码体制应用最广泛的加密算法是RSA。
RSA算法研制的最初理念与目标是努力使互联网安全可靠，旨在解决DES算法利用公开信道传输分发秘密密钥的难题。
而实际结果不但很好地解决了这个难题；还可利用RSA来完成对电文的数字签名以抗对电文的否认与抵赖；同时还可以利用数字签名较容易地发现攻击者对电文的非法篡改，以保护数据信息的完整性。
数字签名的流程如图1所示：
图1 数字签名的流程
3.对称密码体制的加密
对称加密，也称传统加密或单钥加密，是20世纪70年代公钥密码产生之前唯一的加密类型。
对称加密算法的特点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。
它要求发送方和接收方在安全通信之前，商定一个密钥。
对称算法的安全性依赖于密钥，泄漏密钥就意味着任何人都可以对他们发送或接收的消息解密，所以密钥的保密性对通信性至关重要。
这个商定密钥的过程我们用上述非对称密码体制。
此外，每对用户每次使用对称加密算法时，都需要使用其他人不知道的惟一钥匙，这会使得发收信双方所拥有的钥匙数量呈几何级数增长，密钥管理成为用户的负担。
对称加密算法在分布式网络系统上使用较为困难，主要是因为密钥管理困难，使用成本较高。
而与公开密钥加密算法比起来，对称加密算法能够提供加密和认证却缺乏了签名功能。
对称密码体制的加密过程如图2所示：
图2 对称密码体制加密过程
其中他们所用的加密和解密密钥是应用上述非对称密码体制的认证加密过程商定的。
4.基于认证与加密的安全网络传输
本文主要讲述了这样一个场景：首先用非对称密码体制对通信双方的身份进行认证。
若A是发送方，B是接受方，则A用自己的私钥加密他们下一步会话使用的密钥，然后B用A的公钥解密，这个过程B就认证了A的身份，并得到了他们的会话密钥。
然后就可以用上述过程商定的密钥进行下一步大量安全数据通信了。
5.结束语
本文主要针对非对称密码体制与对称密码体制的理解，用自己的语言讲述了在安全网络通信过程中先用非对称密码体制对通信双方进行身份认证，认证的同时商定下一步通信的会话密钥，然后用对称密码体制对双方通信数据进行加密，其加密密钥是上一步商定的会话密钥。
这样尽最大努力保证了网络通信的安全性。