From 90af05b0a2b3fedf63184a121039d62ae13a593c Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Noriu Date: Tue, 1 Oct 2024 15:33:58 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?2024=E5=B9=B410=E6=9C=881=E6=97=A5=2015:33:59?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- 07_第七章 信息安全支撑技术/7.1 密码学.md | 178 ++++++++++++++++++++++- 1 file changed, 176 insertions(+), 2 deletions(-) diff --git a/07_第七章 信息安全支撑技术/7.1 密码学.md b/07_第七章 信息安全支撑技术/7.1 密码学.md index 3e6ed5d..9a35ecf 100644 --- a/07_第七章 信息安全支撑技术/7.1 密码学.md +++ b/07_第七章 信息安全支撑技术/7.1 密码学.md @@ -1,10 +1,26 @@ # 密码学 -> **一、密码学基本概念**
+> **一、基本概念**
>     了解古典密码、近代密码、现代密码等各密码学发展阶段的特点；
>     了解基本保密通信模型；
>     理解密码系统安全性相关概念（科克霍夫准则、密码系统安全性评估）；
>     了解密码算法分类的概念。 +> +> **二、对称密码算法**
+>     理解对称密码算法的概念及算法特点；
+>     了解DES、3DES、AES等典型对称密码算法。 +> +> **三、公钥密码算法**
+>     理解非对称密码算法(公钥算法）的概念及算法特点；
+>     了解RSA、SM2等典型非对称密码算法。 +> +> **四、其他密码服务**
+>     理解哈希函数、消息认证码、数字签名等密码服务的作用。 +> +> **五、公钥基础设施**
+>     了解PKI的基本概念及PKI体系构成；
+>     理解CA及其他组件在PKI体系中的作用；
+>     掌握PKI的应用场景。 ### 一、密码学基本概念 @@ -68,28 +84,186 @@ ![PixPin_2024-09-29_23-09-52](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/PixPin_2024-09-29_23-09-52.png) +#### 8、分组密码与流密码 + +- 按对明文的处理方式，可将对称密码体制分为分组密码（Blockcipher）和流密码（Streamcipher）。 +- 分组密码也称块密码，是将明文分成固定长度的组，用同一密钥和算法对每一块加密，对每个输人块产生一个输出块，输出也是固定长度的密文。典型的分组密码算法有DES、AES等。 +- 流密码也称序列密码，是将明文消息按字符逐位地加密，连续地处理输人明文，并随着该加密的进行，一次产生一个密文的输出，即一次加密一个比特或一个字节。典型的例子如一次一密（One-time padding）。 + ### 二、对称密码算法 +#### 1、算法特点 +- 加密密钥和解密密钥相同，或实质上等同 + > 对称密码算法也称为传统密码算法、秘密密钥算法或单密钥算法，其加密密钥能够从解密密钥中推算出来，反过来也成立。 +- 典型算法：DES、3DES、AES、IDEA等 + > 典型的分组对称密码算法包括DES、IDEA、AES、RC5、Twofish、CAST-256、MARS等。 +- 优点：高效 + +- 不足：安全交换密钥问题及密钥管理复杂 + +![PixPin_2024-10-01_08-30-20](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/PixPin_2024-10-01_08-30-20.png) + +#### 2、DES 和 3DES + +- 数据加密标准（Data Encryption Standard，DES）是1977年美国联邦信息处理标准（FIPS）中所采用的一种对称密码（FIPS46-3），是迄今为止世界上使用最为广泛的一种密码算法，它对分析、掌握分组密码的基本理论和设计原理有着重要的意义。 + +- 美国国家标准局采用了IBM公司提交的Luciffer算法的改进版本。 + +- DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块，它所使用的密钥也是64位（有效密钥为56位，第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位，使得每个密钥都有奇数个1）。 + + ![image-20241001084622228](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/image-20241001084622228.png) + +- 3DES：该方法使用两个密钥，执行3次DES算法，加密的过程是加密 - 解密 - 加密，解密的过程是解密 - 加密 - 解密。 + + 采用两个密钥进行三重加密的好处如下： + + - 两个密钥合起来有效密钥长度有112比特，可以满足商业应用的需要，若采用总长为168比特的3个密钥，会产生不必要的开销。 + - 加密时采用加密 - 解密 - 加密，而不是加密 - 加密 - 加密的形式，这样有效地实现了与现有DES系统的向后兼容问题。因为当秘钥 K1 = K2 时，三重DES的效果就和原来的DES一样，有助于逐渐推广三重DES。 + +#### 3、AES + +- 高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。 +- 1997年，美国国家标准技术研究所（NIST） +- AES的基本要求是比三重DES快而且至少和三重DES一样安全，分组长度为128比特，密钥长度为128/192/256比特。 + +#### 4、其他算法 + +1. RC4算法 + - 算法不对明文进行分组处理，而是字节流的方式依次加密明文中的每一个字节，解密的时候也是依次对密文中的每一个字节进行解密。算法密钥长度是可变的。 +2. BlowFish算法 + - 算法是一个64位分组及可变密钥长度的对称密钥分组密码算法，可用来加密64比特长度的字符串。该算法是非专利的。 +3. IDEA算法 + - 国际数据加密算法（International Data Encryption Algorithm，IDEA），使用128位的密钥和8个循环，它采用软件实现，和采用硬件实现同样快速。 ### 三、非对称密码算法 +#### 1、算法特点 +- 密钥成对（公钥，私钥） + - 公钥加密私钥解、私钥加密公钥解 + - 每个用户都有一个密钥对，即公钥和私钥，其中公钥是公开的，而私钥是机密的，只有用户本人拥有。密钥必须配对使用，如果用一个用户的公钥加密，那么只有该用户的私钥才能进行解密，反之亦然。 + - 公钥加密，私钥解密，确认收件人：数字信封 + 私钥加密，公钥解密，确认发件人：数字签名 + + - Windows系统中NTFS分区下的EFS加密属于非对称式加密。 + +- 典型算法：RSA、ECC、EIGamal + +- 优点：解决密钥传递问题、密钥管理简单、提供数字签名等其他服务 + +- 缺点：计算复杂、耗用资源大 + +#### 2、RSA算法 + +- RSA公钥密码算法是以发明者 R.Rivest 、A.Shamir 和 L.Adleman 的名字命名的，它的安全性是基于整数因子分解问题的困难性。RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，易于理解和操作；是被研究得最广泛的公钥算法，经历了各种攻击的考验，逐渐为人们接受；也被普遍认为是目前最优秀、应用最广泛的公钥算法之一。 + +#### 3、SM2算法 + +- SM2是我国密码管理局于2010年12月17日发布（第21号）的国家密码标准，是基于ECC（椭圆曲线密码算法）的公钥密码算法。 ### 四、其他密码服务 +#### 1、哈希函数 +- 哈希函数是能将任意长度的数据映射成为一个定长的字段的函数。 +- 作用：数据完整性检查 +- 典型算法：MD5、SHA-1 +- 数学性质 + - 单向性 + - 弱抗碰撞性 + - 强抗碰撞性 +#### 2、消息认证码 +- 基本特点 + - 也称消息鉴别码（Message Authentication Code，MAC） + - 利用密钥来生成一个固定长度的短数据块，并将该数据块附加在消息之后。 +- 作用：完整性校验、时间和顺序验证。 +- 实现算法 + - 分组链消息鉴别码（CBC-MAC） + - 基于哈希函数的MAC（HMAC） +#### 3、数字签名 +- 基本特性 + + - 不可伪造性 + - 不可否认性 + - 完整性 + +- 应用示例 + + - 发送过程 + - 接收过程 + + ![image-20241001151455381](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/image-20241001151455381.png) + +### 五、公钥基础设施 + +#### 1、定义 + +- PKI是一个包括硬件、软件、人员、策略和规程的集合，用来实现基于公钥密码体制的密钥和证书的产生、管理、存储、分发和撤销等功能。 + +#### 2、PKI架构 + +- CA（认证权威） +- RA（注册权威） +- 证书存放管理（目录服务） +- 终端实体（证书持有者和应用程序） + +![image-20241001151846142](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/image-20241001151846142.png) + +#### 3、CA：认证权威 + +- 签发证书 +- 更新证书 +- 管理证书 + - 撤销、查询 + - 审计、统计 +- 验证数字证书 + - 黑名单认证(CRL) + - 在线认证(OCSP) + +> CA是PKI体系的核心。 + +#### 4、RA：注册权威 + +- 受理用户的数字证书申请 + - 对证书申请者身份进行审核并提交CA制证； + - 类似于申请身份证的派出所。 +- 提供证书生命期的维护工作 + - 受理用户证书申请； + - 协助颁发用户证书； + - 审核用户真实身份； + - 受理证书更新请求； + - 受理证书吊销。 + +#### 5、证书库/CRL + +- 证书存放管理 + - 信息的存储库，提供了证书的保存，修改，删除和获取的能力； + - 采用LDAP标准的目录服务存放证书，其作用与数据库相同，优点是在修改操作少的情况下，对于访问的效率比传统数据库要高。 + - LDAP：轻型目录访问协议，基于TCP/IP。 +- CRL（Certificate Revocation List）：证书撤销列表，也称“证书黑名单” + - 被撤销证书的序列号； + - 证书有效期期间因为某种原因）（人员调动、私钥泄漏等）导致证书不再真实可信，因此需要进行证书撤销。 + +#### 6、终端实体 + +- 数字证书 + - 经证书权威机构CA签名的、包含拥有者身份信息和公开密钥的数据体； + - 国际标准X.509定义了电子证书的规范格式。 + - 在X.509标准中，数字证书主要包括3部分内容：①证书体、②签名算法类型、③CA签名数据。 +- 拥有公私密钥对和相应公钥证书的最终用户，可以是人、设备、进程等。（这个是终端实体的定义，即什么是终端实体。） + +#### 7、PKI/CA技术的典型应用 -### 五、公钥基础设施 \ No newline at end of file