第二章 流密码(续) (2)
网络安全技术课程教学大纲
网络安全技术课程教学大纲一、课程差不多信息课程代码：230445课程名称：网络安全技术英文名称：network security课程类别：专业课学时：63（其中实验学时18学时）学分：3.0适用对象:网络工程专业考核方式：考试，平常成绩占30%先修课程：《C语言程序设计》、《运算机组成原理》、《运算机网络》二、课程简介本课程分六个部分来论述。
第一部分对网络安全所涵盖的差不多概念进行简单介绍，包括黑客群体、组网技术及其安全性、网络安全模型以及差不多的安全技术，使读者能尽快熟悉网络安全的相关知识；第二部分三章进行讨论，分别介绍密码学相关理论知识，包括加密算法、公钥加密算法、散列函数和数字签名；第三部分按照互联网参考模型的协议层次结构由下往上分别进行讲述；第四部分从系统的角度来讨论网络的安全性；第五部分要紧研究软件代码的安全问题；第六部分对其它的安全主题进行简单介绍。
三、课程性质与教学目的网络安全与保密是当今通信与运算机领域的热门课题。
本书内容新颖而丰富，要紧讲述了差不多的密码学原理，各种加/解密算法及其应用，网络协议的安全漏洞和防护措施，系统安全技术，程序代码安全，无线通信网络安全以欺诈网络等内容。
本课程是网络工程专业本科班选修的一门重点专业课程，该课程在专业建设和课程体系中占据重要的地位和作用。
四、教学内容及要求第一部分网络安全综述（一）目的与要求1．把握网络安全的目标及措施2．能够举出网络安全的实例并简要说明3．把握不同协议层次上的网络安全问题4．把握主动攻击与被动攻击的区别并能举例说明（二）教学内容第一节网络安全的差不多概念和术语1．要紧内容安全应考虑的问题的两方面（矛盾与统一）：安全威逼、被爱护物品的价值安全措施的目标：Access Control，Authentication，Integrity，Accountability，Privacy职业前景：网络安全治理；网络安全软件设计开发；网络律师；网上监管专家与网络安全有关的闻名公司：Symantec(赛门铁克)、Microsoft、Kaspersky、Redhat、McAfee Versign……国外闻名公司漏洞统计数据；漏洞实例分析区分：远程治理（操纵）软件vs黑客软件，木马常见网络安全用语，俗语说明：木马（trojan），特洛伊、肉鸡隐私、言论自由、版权2．差不多概念和知识点安全策略，安全措施，安全目标3．问题与应用（能力要求）把握网络安全的差不多概念了解网络安全的目标第二节网络拓朴与安全性1．要紧内容什么是拓扑网络按照差不多拓扑的分类：星型、总线型、环型其他：网状，不规则型拓扑与网络安全的关系星型网的优势：所有两个节点间通信只定义了一条路径网络（特指中间节点）处于固定的物理位置，易确保物理安全TCP/IP 协议进行通信；因特网上的安全隐患按照TCP/IP的协议层次，安全隐患问题分以下来讨论网际层、传输层、应用层、CERT/CC：Computer Emergency Response Team/Coordination Center:// 网际层: 伪造（假冒）IP地址伪造（假冒）ARP 伪造（假冒）路径操纵信息恶意使用（假冒）源路由利用IP/ICMP数据包的DoS攻击（非授权使用）传输层: 推测（假冒）TCP初始序号利用TCP/UDP数据包的DoS攻击（非授权使用）应用层: 扫描/搜索（非授权使用）DNS（Domain Name Service:域名服务）欺诈（假冒）窃听用户认证信息（窃听）攻击程序缺陷（非授权使用）代理服务器的非法使用（非授权使用）利用电子邮件进行的DoS攻击（非授权使用）病毒与木马2．差不多概念和知识点网络拓朴结构3．问题与应用（能力要求）把握常见的网络拓朴结构的优缺点，把握拓朴结构对安全性的阻碍。
现代加密技术
每一轮的处理过程
Li-1
Li
Ri-1
Ri
Li-1 g(Ri-1 , Ki)
分组长度 密钥长度 循环次数 子密钥算法 轮函数g
DES密码的安全性、实现速度取决于下列参数：
安全性 加解密速度
DES加密流程 64位明文初始置换 进行16轮置换与替代； 进行初始置换的逆置换 得到64位密文
传统密码学：用算法安全性来保证加密的安全性 现代密码学：用密钥安全性来保证加密的安全性 算法可以公开，可以被分析，可以大量生产使用算法的产品。破译者只知道算法而不知道密钥，则不能得到明文。(保险柜) 在现代密码学中加密和解密都依赖于密钥，密钥的所有可能值叫密钥空间。
算法是一些公式、法则或程序，规定了明文与密文之间的变换方法。 密钥可以看作是算法中的参数，即指示和控制明文与密文间变换的参数，也是唯一能控制明文与密文之间变换的关键，它由使用密码体制的用户随机选取。
Data
3A78
明 文
密 文
加密过程
解密过程
加密算法及密钥
解密算法及密钥
注意区分
加解密过程就是一组含有参数k的变换。设已知信息M，通过变换E（ Encryption ）得到密文C。即EK（M）=C，这个过程称之为加密，参数k称为加密密钥。解密算法D（ Decryption ）是加密算法E的逆运算，解密算法也是含参数k的变换。 DK（EK（M））=M.
第二章 现代加密技术
密码学（Cryptography） 是研究信息系统安全保密的科学，把有意义的信息编码为伪随机性的乱码，以实现信息保护的目的。 密码编码学，是研究密码体制的设计，对信息进行编码实现隐蔽信息的一门学问。 密码分析学，是研究如何破解被加密信息的学问。
2.1 加密技术概述
网络安全基础思考题部分答案(参照第四版)
10.3 描述病毒或蠕虫的周期中有那些典型阶段
睡眠阶段，传播阶段，触发阶段，执行阶段
10.5 行为阻断软件的工作机理是什么？
行为阻断软件与主机操作系统相结合，实时地监控 恶意的程序行为， 在检测到恶意的程序行为后， 行为阻断软件将潜在的恶意行为对实际系统 实施攻击之前将其阻止。
10.6 通常来讲，蠕虫是怎样传播的？
9.4 统计一场检测与基于规则入侵检测之间有哪些区别？
答：1.统计一场检测：包括一定时间内与合法用户相关的数据集合，然后用于统计学测试方 法对观察到的用户进行测试， 一边能够更加确定地判断该行为是否是合法用户行为。 包括阔 值检测，给予行为曲线两种方法。 基于规则入侵检测：定义一个规则集，用于检测与前行为模式和历史行为模式的偏离，有异 常检测，渗透检测两种方法。 2，统计方法用来定义普通或期望的行为，而基于规则的方法致力于定义正确行为。 3 统计异常检测对假冒用户有效，对违规用户不佳，基于规则可以有效地检测出代表渗透攻 击行为的时刻或者动作序列。
9.9 列出简要定义四种用于防止口令猜测的技术
答：1.用户教育：可以引导用户认识到选择 难于猜测的口令的重要性， 也可以提供一些具体选择口令的指导原则。 2.由计算机生成口令： 用户被提供一个由计算机生成的口令。3.后验口令检测：系统周期性地运行它自身的口令破 解程序来检验易于猜测的口令，对易于猜测的口令，系统将通告用户并删除该口令。 4 前验口令检验;该方案允许用户选择自己的口令， 但在选择之初， 系统会检测口令是否难认 猜测，如果不是，那么将拒绝该口令。
5 对于任意给定的数据块 x, 找到满足 H （y）=H(x) ，的 y=!x 在计 算机上是不可行的。
6 找到满足 H （x）=H(y) 的任意一对（x,y）在计算机上是不可行的。
信息技术第二章 信息系统的组成与功能(练习题)
第二章信息系统的组成与功能1. 单选题（1）自动售货机是一种方便、直观的移动商务工具。
在自动售货机上，人们可以自由地购取冷热饮料、零食、电话卡、特色商品等。
小明打算在自动售货机购买一瓶矿泉水，在他还没有确认付款之前，系统不会产生（）。
A. 数据流B. 资金流C. 事务流D. 信息流（2）一般来说，信息系统是一个由人、硬件、软件、网络和数据资源等构成的人机交互系统，其中，（）是信息系统的主要设计目标和内容。
A. 数据资源的组织、存储和处理B. 使用户养成规范的信息系统操作习惯，树立信息安全意识C. 硬件与软件的有机结合D. 利用网络达到资源共享和通信的目的（3）小明在市图书馆办理的条码卡读者证丢了，他在图书馆网站上找到如何补证的回答，如图2-2所示。
图2-2 补办卡说明请问，“读者须持办证时的有效证件到馆办理补证手续”是基于信息系统的哪项功能？（）A.输入功能B. 处理功能C. 存储功能D. 控制功能（4）用户身份认证是中国铁路客户服务中心网站网上售票系统的一个重要功能模块。
小明通过电脑登录售票系统想购买一张高铁票，输入账号密码时，第一次不小心输错密码，系统提示“账户或密码错误”；当他重新输入了正确的密码后，系统提示“登录成功”。
请问这种情况是基于信息系统的（）功能。
A. 输入B. 处理C. 存储D. 控制（5）2016年，我国自行研制的超级计算机（）在国际超级计算大会（ISC）上亮相。
它的运算能力达到每秒93.01千万亿次，排名世界第一，成为“计算机领域的珠穆朗玛峰”。
A. 神威·太湖之光B. 银河-ⅣC. 曙光-5000AD. 深腾7000（6）计算机重启后，（）中的数据将会丢失。
A. 光盘B. U盘C. 内存D. 硬盘2. 思考题（1）小明和小王在聊天。
小明说：“我家计算机的CPU可快了，3.8GHz呢！”小王反驳说：“才3.8G也好意思说！我家的硬盘都500G了！”请问，小王和小明的对话正确吗？如果不对，错在哪里？（2）小明喜欢摄影，用照片记录环境保护的点点滴滴。
{JZ}作业参考答案3级线性反馈移位寄存器在c3=时可有种231
第二章作业参考答案．级线性反馈移位寄存器在＝时可有种线性反馈函数，设其初始状态为()()，求各线性反馈函数的输出序列及周期。
解：此时线性反馈函数可表示为()⊕⊕当＝，＝时，()⊕⊕＝，输出序列为…，周期＝当＝，＝时，()⊕⊕＝⊕，输出序列为…，周期＝当＝，＝时，()⊕⊕＝⊕，输出序列为…，周期＝当＝，＝时，()⊕⊕＝⊕⊕，有输出序列为…，周期＝．设级线性反馈移位寄存器的特征多项式为()，初始状态为(,…)(…)，证明输出序列的周期等于()的阶证：设()的阶为，由定理，由，所以≤设()为序列{}的生成函数，并设序列{}的周期为，则显然有()()＝φ()又()＝…(…)()(…)…＝…()＝…()于是()(…)()＝φ()()又(, …)(…)所以()(…)φ()() 即()(…)φ()()由于不能整除，所以必有φ()，而φ()的次数小于，所以必有φ()＝所以必有()()，由()的阶的定义知，阶≤综上所述：＝．设＝，()⊕⊕⊕，初始状态为()＝()，求此非线性反馈移位寄存器的输出序列及周期。
解：由反馈函数和初始状态得状态输出表为() 输出() 输出（回到初始状态）所以此反馈序列输出为：…周期为．设密钥流是由＝级产生，其前个比特是()，即＋个。
问第个比特有无可能是，为什么？解：不能是。
可通过状态考察的方法证明以上结论。
第一步级的状态是一个维的向量，则前个比特构成一个状态，可表示为()，第＋个比特是，所以的下一个状态是＝()，第＋个比特是，所以的下一个状态是＝()＝，回到状态，所以下一个状态应是＝()，也即第个比特应该为。
．设密钥流是由级产生，其周期为－，是任一正整数，在密钥流中考虑以下比特对(, ), (, ), …, (－, －), (－, －),问有多少形如(, )＝()的比特对？证明你的结论。
答：共有()证明：证明方法一：由于产生的密钥流周期为－，且的级数为，所以是序列以上比特对刚好是个周期上，两两相邻的所有比特对，其中等于()的比特对包含在所有大于等于的游程中。
数据加密技术-PPT课件精选全文完整版
6
密码学历史
❖ 著名的恺撒（Caesar）密码 ➢加密时它的每一个明文字符都由其右边第3个字符代替, 即A由D代替，B由E代替,W由Z代替,X由A代替，Y由B代替， Z由C代替； ➢解密就是逆代换。
7
密码学历史
16世纪，法国人 Vigenere为亨利三世发 明了多字母替代密码
16
一次性密码本（One-Time Pad)
17
Running Key Ciphers(运动密钥加密)
❖ 没有复杂的算法 ❖ 利用双方约定的某个秘密
例如 双方约定使用某本书的某页、某行、某列作为秘密消息； 14916C7. 299L3C7 . 911L5C8 表示：
➢第一个字符是第1本书、第49页、第16行、第7列； ➢第二个字符是第2本书、第99页、第3行、第7列； ➢第三个字符是第9本书、第11页、第5行、第8列。
➢ “密码系统中唯一需要保密的是密钥” ➢ “算法应该公开” ➢ “太多的秘密成分会引入更多的弱点”
❖ 密码系统组成
软件、协议、算法、密钥 赞成
算法公开意味着更多 的人可以分析密码系 统，有助于发现其弱 点，并进一步改进。
反对
政府、军 队使用不 公开的算 法
14
密码系统的强度
❖ 密码系统强度取决于：
unintelligible to all except recipient ❖ 解密（Decipher/Decrypt/Decode）：to undo cipherment
process ❖ 数学表示
➢ 加密函数E作用于M得到密文C：E（M）= C ➢ 相反地，解密函数D作用于C产生M： D（C）= M ➢ 先加密后再解密消息：D（E（M））= M
《密码学》教学大纲
《密码学》教学大纲一、课程概述《密码学》是计算机科学、信息安全、数学等领域的一门综合性学科，涵盖了密码编码学、密码分析学、密钥管理等方面的知识。
本课程旨在让学生全面了解密码学的基本原理、方法和技术，掌握密码学在信息安全中的应用，并提高学生的密码学实践能力和创新思维。
二、课程目标1、理解密码学的基本概念、原理和数学基础知识，掌握密码编码学和密码分析学的基本方法。
2、掌握对称密码、非对称密码、哈希函数等常见密码体制的特点和实现原理，了解数字签名、消息认证码等应用密码学技术。
3、熟悉密码学在网络安全、数据保护等领域的应用，了解密码学的发展趋势和前沿技术。
4、培养学生的创新思维和实践能力，让学生能够根据实际需求设计和实现简单的密码学方案。
三、课程内容第一章密码学概述1、密码学的定义和历史发展2、密码学的应用领域和重要性3、密码学的分类和基本概念第二章密码编码学基础1、对称密码体制和非对称密码体制的特点和原理2、哈希函数和数字签名的概念和应用3、加密算法的设计原则和评估指标第三章对称密码体制1、数据加密标准（DES）的原理和应用2、国际数据加密算法（IDEA）的原理和应用3、分组密码和流密码的特点和实现方法第四章非对称密码体制1、RSA算法的原理和应用2、ElGamal算法和Diffie-Hellman密钥交换的原理和应用3、椭圆曲线密码学的原理和应用第五章哈希函数和数字签名1、SHA-1、SHA-256等常见哈希函数的原理和应用2、RSA数字签名算法的原理和应用3、其他数字签名方案的原理和应用，如DSA、ECDSA等第六章应用密码学技术1、数字证书和PKI系统的原理和应用2、消息认证码（MACs）和完整性校验算法的原理和应用3、零知识证明和身份基加密方案的概念和应用第七章密码分析学基础1、密码分析学的定义和重要性2、密码分析的基本方法和技巧，如统计分析、频率分析、差分分析等3、对称密码分析和非对称密码分析的特点和难点第八章密码管理基础1、密钥管理的概念和原则，如密钥生成、分发、存储、使用和销毁等2、密钥管理技术在企业和个人中的应用，如公钥基础设施（PKI）、加密磁盘等3、密码政策和安全意识教育的重要性。
南京大学自学考试《网络安全》复习题集
第一章网络安全性1、网络攻击方式，分为主动攻击和被动攻击，其中被动攻击包括监听（如流量分析）主动攻击包括消息篡改，欺骗，重放，拒绝服务等等。
要求说出每种攻击的大概方式，如流量分析和拒绝服务。
2、网络安全技术包括防火墙，加密，身份认证，数字签名等，其中加密技术可以实现信息在网络上的安全传输。
3、网络安全三方模型中，三方是发信人，收信人，敌人，四方模型中加入了监控方4、网络攻击：指任何非授权行为，包括简单的使服务器无法提供正常的服务到完全破坏，控制服务器第二章对称密码学1、密码方法分类：对称密码（古典密码和现代对称密码）和非对称密码，掌握3种密码之间的区别2、古典密码包括替代密码和置换密码3、现代对称密码分为流密码和分组密码，流密码包括A5，PKZIP 分组密码包括：DES，IDEA，Blowfish，RC5，GOST，要求掌握流密码和分组密码的概念4、DES （数据加密标准）是重点，F函数的设计准则：（严格雪崩准则和比特独立原则）第三章单向散列函数1、SHA/MD5 算法的特点和区别，如产生的哈希值的长度和处理的最长的消息长等P51，表3-12、单向散列函数的3个特点第四章公钥密码系统1、RSA，Diffie-Hellman 密码的数学原理和加密，解密过程第五章因特网与TCP/IP安全1、掌握网络协议分层结构如：SMTP/FTP/DNS/IP/UDP/ICMP/HTTP/Telnet 协议属于网络体系结构中的哪一层？2、区分TCP和UDP两种传输协议，TCP协议可以向应用程序提供可靠数据通信，UDP协议是一个无状态的不可靠的传输协议3、TCP 建立连接的三次握手依序分别由（SYN SYN+ACK ACK）报文组成4、其他协议内容，如DNS，ICMP，ARP ：DNS: 一般用户不直接使用，但却是其他服务的基础DNS 查询中，从域名查询对应的IP 地址属于（A）类型ICMP：Ping/Tracert 命令所发送和接收的报文格式是在(ICMP)协议中定义ARP: 以太网中的帧采用的地址是由（48）比特组成ARP 请求通过（广播）方式工作，ARP 应答是通过（单播）方式工作的, 能自动获取机器的IP地址的网络协议是（RARP ，BOOTP，DHCP）第六章VPN与IPSec1、VPN的优点：相比专用网络成本低，保证可用性，维护简单，还可以提供安全性和保密性等功能2、VPN的应用环境远程接入：没有很定WAN连接情形下的接入; 特定子网的可控制接入（详见P113）3、VPN中最常见,应用最广泛的隧道协议是PPTP L2TP IPSec4、IPSec 的两种操作模式是传输模式和隧道模式，传输模式下，IP报文首部以明文方式进行传输，只能用于源和目的系统都可以理解IPSec 协议的情况传输，隧道模式对整个IP包进行保护，数据头加密，所以可以防止通信量分析攻击。
“信息安全”课程习题及参考答案
综合习题一、选择题1. 计算机网络是地理上分散的多台（C ）遵循约定的通信协议，通过软硬件互联的系统。
A. 计算机B. 主从计算机C. 自主计算机D. 数字设备2. 密码学的目的是（C ）。
A. 研究数据加密B. 研究数据解密C. 研究数据保密D. 研究信息安全3. 假设使用一种加密算法，它的加密方法很简单：将每一个字母加5，即a 加密成f 。
这种算法的密钥就是5，那么它属于（A ）。
A. 对称加密技术B. 分组密码技术C. 公钥加密技术D. 单向函数密码技术4. 网络安全最终是一个折衷的方案，即安全强度和安全操作代价的折衷，除增加安全设施投资外，还应考虑（D ）。
A. 用户的方便性B. 管理的复杂性C. 对现有系统的影响及对不同平台的支持D. 上面3项都是5．A 方有一对密钥（K A 公开，K A 秘密），B 方有一对密钥（K B 公开，K B 秘密），A 方向B 方发送 数字签名M ，对信息M 加密为：M’= K B 公开（K A 秘密（M ））。
B 方收到密文的解密方案是（C ）。
A. K B 公开（K A 秘密（M’））B. K A 公开（K A 公开（M’））C. K A 公开（K B 秘密（M’））D. K B 秘密（K A 秘密（M’））6. “公开密钥密码体制”的含义是（C ）。
A. 将所有密钥公开B. 将私有密钥公开，公开密钥保密C. 将公开密钥公开，私有密钥保密D. 两个密钥相同二、填空题1． 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。
2． 解密算法D 是加密算法E 的 逆运算 。
3． 常规密钥密码体制又称为 对称密钥密码体制 ，是在公开密钥密码体制以前使用的密码体制。
4． 如果加密密钥和解密密钥 相同 ，这种密码体制称为对称密码体制。
5． DES 算法密钥是 64 位，其中密钥有效位是 56 位。
6． RSA 算法的安全是基于 分解两个大素数的积 的困难。
《商用密码算法原理》第二章 祖冲之序列密码
2021/1/1
商用密码算法原理与C语言实现
27
安全性分析
➢ 在猜测过程中，猜测的位置是t=0时刻的S90 ,S50 的高8位， 共16比特；t=1时刻的S91 ,S51 的高8位，共16比特，t=2时刻 的S02 ,S52 ,S92 ,S102 ,S132 的高8位和S152的低15位，共55比 特；t=3时刻共31比特，t=4时刻共8比特。因此总共猜测
ZUC算法在初始执行过程中，需用到的参数为一个 128位的初始密钥k和128位的初始向量iv。 （1）密钥装入
初始密钥和初始向量按照如下方法装入到LFSR的寄
存器单元(s0，s1,…，s15)中，每个单si(0≤i≤15)仅在有限
域GF(232 –1)中取值。密钥装入过程将128比特的初始 密钥k和128比特的初始向量iv扩展为16个31比特加载
➢ 由此类推，在t=3 、t=4、t=5 时刻时均用此分析方法，在 t=5 时刻，由(S14,S24,…,S154,S164)→(S05,S15,…,S145,S155) 可知该时刻的已知量为S05, S15, S25, S35, S45, S55, S65, S75, S85, S95, S105, S115, S125, S135, S145, S155,此外还有 R15和R25 。因此t=5时刻的全部内部单元均已找到。之后即 可用所求内部单元生成密钥来检测与原密钥是否相同。
2021/1/1
商用密码算法原理与C语言实现
14
2021/1/1
商用密码算法原理与C语言实现
15
2021/1/1
商用密码算法原理与C语言实现
16
2021/1/1
商用密码算法原理与C语言实现
17
(3)线性变换L1和L2 L1和L2都是32位到32位的线性变换，其定义如下：