文章目录
1. 信息加密技术
1.1 数据加密
- 作用：防止未经授权的用户访问敏感信息的手段
- 密码学(Cryptography)：研究数据加密的科学
- 加密过程
- 发送端把明文P 用加密算法E 和密钥 K 加密（即 密文C=E(K,P)）
- 接收端利用解密算法D 和密钥K 对C 解密得到明文P（即P=D(K,C)
- 这里加/解密函数E 和D 是公开的，而密钥K是秘密的
1.2 对称密钥加密算法
- 概述：加密密钥和解密密钥是相同的，称为共享密钥算法或对称密钥算法
1）数据加密标准（DES)
- Data Encryption Standard
- 制定：1977年1月，美国国家安全局(National Security Agency) 根据IBM的专利技术Lucifer制定了DES。
- 加密过程：
- 明文被分成64位的块
- 对每个块进行19次变换
- 其中16次变换由
56位密钥的不同排列形式控制 - 而IBM使用128为秘钥，而DES减少了秘钥长度
- 其中16次变换由
- 最后产生64位的密文块
2）三重DES（Triple-DES）
- 概述：两把密钥对报文做三次 DES加密，克服了DES密钥长度较短的缺点
- 秘钥：112位
- 因为三次加密中，第一层和第三层秘钥相同，因此秘钥长度 56x2=112位 （而不是56x3）
- 若只使用两层加密，第2层DES不安全，它对一种称为“中间可遇”的密码分析攻击极为脆弱
- 算法的步骤：
- 用密钥 K1 进行 DES加密
- 用K2 对步骤(1)的结果进行 DES解密。
- 对步骤(2)的结果使用密钥 K 1 进行DES 加密。
3）国际数据加密算法（IDEA）
- International Data Encryption Algorithm
- 秘钥：128位
- 步骤：把明文分成64位的块，进行8轮迭代加密
- 优点：可以用硬件或软件实现、比DES快
4）高级加密标准（AES）
- 全称 Advanced Encryption Standard
- 秘钥：支持支持128、192、256
- 可以通过软件或硬件实现。
1.3 非对称密钥加密算法
1）概述
-
概念：如题，加密密钥和解密密钥是不同的
-
满足的条件
- D( E ( P ) ) = P
- 不能由E导出D
- 选择明文攻击不能破解E
-
加密传输和签名
- 用公钥加密，私钥解密，可实现保密通信
- 用私钥加密，公钥解密，可实现数字签名
RSA算法
- 概念：RSA(Rivest Shamir and Adleman) 是一种公钥加密算法
- 基于大素数分解的困难性
2. 密钥管理技术
2.1 秘钥的使用控制
秘钥控制技术：
1）密钥标签
- DES 的密钥控制
- 将DES的8个校验位作为控制这个密钥的标签
- 前3位分别代表了该密钥的不：主/会话密钥、加密、解密
- 缺陷：由于长度限制，且须经解密方能使用，带来了一定的不便性
- 将DES的8个校验位作为控制这个密钥的标签
2）控制矢量
- 概念：
- 用若干字段说明秘钥在一定环境下，是否允许被使用
- 由秘钥中心产生，并加入秘钥中
- 其长度可变
2.2 密钥的分配
1）获得共享秘钥的方式
-
方法一（人工发送）
- 秘钥选取：A 选取
- 发送：A ==> B
- 媒介：物理手段发送
- 问题：网络中秘钥数目过多
-
方法二（人工发送）
- 秘钥选取：第3方选取密钥
- 发送：第三方 ===> A、B
- 媒介：物理手段发送
- 问题：同上
-
方法三
- 秘钥选取：A选取
- 发送：A <用已有秘钥加密（新密钥）> ==> B
-
问题：
- B一旦获得秘钥，则可获得后期秘钥。
- 网络中秘钥数目过多（同上）
-
方法四：
- 秘钥选取：由秘钥中心（KDC）选取
- 发送：
- KDC == 保密通道A ==> A
- KDC == 保密通道B ==> B
- 分配过程
- KDC有一个共享密钥，即主密钥
- 通过主密钥分配给每对用户会话密钥
- 通信结束后立会话秘钥立即销毁
- KDC的分层结构
- 每个小范围建立一个本地KDC
- 不同范围间使用一个全局KDC
2.3 公钥加密体制的密钥管理
1）公开发布
- 概念：指用户将自己的公钥发给每一其他用户，或向某一团体广播
- 缺点：任何人都可以伪造密钥公开发布
2）公用目录表
- 概念：一个公用的公钥动态目录表，由某个可信的实体或组织)承担该共用目录表的建立、维护以及公钥的分布等
- 过程：
- 管理员
- 为每个用户在目录表中建立一个目录
- 每个目录包括：用户名、用户的公开钥
- 定期公布和更新目录表
- 用户
- 使用合法方式向管理者注册自己的公钥
- 可通过合法手段更新自己的公钥
- 管理员
- 缺点：管理员秘密钥一旦被攻击者获取，所有用户将面临被假冒的危险
3）公钥管理机构
- 与公用目录的区别
- 由秘钥管理机构维护动态公钥目录
- 过程：
- 每一个用户都知道管理机构的公钥
- A向管理机构发出请求
- 管理机构使用私钥加密，发送给A
- A 使用管理机构的公钥解密
- 缺点
- 管理机构容易成为瓶颈
- 管理机构的公钥目录容易成为攻击目标
4）公钥证书
-
证书形式：CA=ESKCA[T,IDA,PKA]
- C A则是用户 A 产生的证书
- ESKCA是 CA 的秘密钥
- T是当前的时戳
- IDA是用户A 的身份
- PKA是 A 的公钥，
-
解决公钥中心成为瓶颈的问题：
- 用户将自己的公钥通过公钥证书发给另一用户
- 而接受方则可用 C A的公钥 PKCA对证书加以验证
2.4 公钥加密分配单钥密码体制的密钥
-
公钥加密体制的加密速度比较慢，适合单钥密码体制的密钥分配
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建立共享会话密钥的步骤
- A 将用B 的公钥加密得到的身份IDA和一个用于唯一标志这个业务的一次性随机数N,发往 B
- 预使A 确定对方是B, 则 B 用 A 的公钥加密N和另一新产生的随机数N 因为只有B 能解读①中的加密。
- A用 B 的公钥 PKB对N 加密后返回给 B , 以使B 相信对方确是A。
- A 将 M=E[ESKA[K]] 发送给B , 其中K为会话密钥，用 B 的公开钥加密是为保证只有B 能解读加密结果，用 A 的秘密钥加密是保证该加密结果只有A 能发送。
- B 以D[D[M]]恢复会话密钥。
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优点：
- 保密性和认证性均非常强
- 既可防止被动攻击，又可防止主动攻击