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第12-13讲 密钥分配技术

第12-13讲 密钥分配技术

首先由一杂凑函数将控制矢量压缩到与加密密 钥等长，然后与主密钥异或后作为加密会话密钥的 密钥，即
H h CV Kin K m H K out EK m H K S
其中CV是控制矢量，h是杂凑函数，Km是主密 钥，KS是会话密钥。 会话密钥的恢复过程
Ks DKm H [ EKm H [ KS ]]
3、密钥分配
密钥分配是分发和传送密钥的过程，即是使 使用密码的有关各方得到密钥的过程。 密钥分配要解决安全问题和效率问题。如果 不能确保安全，则使用密码的各方得到的密钥就 不能使用；如果不能将密钥及时送达，将不能对 用户信息系统使用密码进行及时的保障。 密钥分配手段包括人工分配和技术分配。
4、密钥更新
例1：某个银行有三位出纳，他们每天都要开启保 险库。为防止每位出纳可能出现的监守自盗行为， 规定至少有两位出纳在场时才能开启保险库。 该问题就可利用秘密共享技术解决。 例2：遗嘱问题： 某富翁有6个子女，将其遗嘱和存款密码分成6 片，每个子女1片。规定至少有4个子女同时出示手 中密钥时，就能恢复密码。 不要求6人同时出示的目的在于防止1人突然死 亡或提出无理要求。
1、密钥的分散管理策略
密钥分散保护通常指将密钥分成几个部分，存放 在不同的地方或由不同的人掌管，使用时再将几 部分结合起来。当一部分泄露时，不会危及整个 主密钥的安全。 方式1:将密钥分散在密码机和操作员的手中；
方式2:利用门限方案，将密钥分散在不同的人手中。
例如，对于密钥备份文件的解密与密钥恢复，必须
1、一个简单的秘密密钥分配方案
简单使用公钥加密算法建立会话密钥
对上述方案的攻击 （1）A临时产生一个公钥体制中的密钥对（eA ， A ）， d 然后将（ eA ，IDA ）传送给B。

密钥分配与密钥管理课件

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异常情况处理机制
密钥泄露处理
一旦发现密钥泄露，立即启动应急响 应机制，撤销泄露密钥，重新分发新 密钥，并对泄露原因进行调查和处理 。
密钥失效处理
备份与恢复
定期备份密钥，并制定详细的密钥恢 复方案，以防意外情况导致密钥丢失 。
当密钥过期或因其他原因失效时，及 时通知相关用户更新或重新申请密钥 ，确保业务正常运行。
持续改进方向和目标设定
改进方向
根据风险评估结果，确定需要改进的方面，如加强密钥管理、完善审计机制等。
目标设定
明确改进的具体目标，如提高密钥的安全性、降低密钥泄露风险等。
效果评估及反馈机制
效果评估
定期对改进措施的效果进行评估，包括安全 风险发生的频率、影响程度等。
反馈机制
建立用户反馈渠道，收集用户对改进措施的 意见和建议，以便及时调整和优化。
非对称加密算法原理及实践
原理
采用公钥和私钥进行加密和解密操作，其中公钥用于加密，私钥用于解密，常见 算法包括RSA、ECC等。
实践
在通信双方未共享密钥的情况下，使用非对称加密算法进行安全通信。发送方使 用接收方的公钥加密信息，接收方使用自己的私钥解密信息。
数字签名技术应用场景
数据完整性验证
发送方使用自己的私钥对信息进行数 字签名，接收方使用发送方的公钥验 证签名的有效性，确保信息在传输过 程中未被篡改。
时效性保障
设定密钥有效期限，过期 密钥自动失效，确保密钥 在有效期内使用。
更新周期确定和执行
更新周期确定
根据密钥使用频率、重要性和安 全需求，制定合理的密钥更新周
期，如季度、半年或一年等。
定期提醒
设置定期提醒机制，提醒用户及时 更新密钥，确保密钥持续有效。

密钥分配介绍

密钥分配介绍
密钥分配介绍
密钥分配
由于密码算法是公开的，网络的安全性就完全基于密钥的安全保护上。 因此在密码学中出现了一个重要的分支——密钥管理。
密钥管理包括：密钥的产生、分配、注入、验证和使用。本节只讨论 密 钥的分配。
密钥分配是密钥管理中最大的问题。 密钥必须通过最安全的通路进行 分配。
密钥分配 网外分配方式：派非常可靠的信使携带密钥分配给互相通信的各用户。 网内分配方式：密钥自动分配。
Kerberos密钥分配说明
3. A 向 TGS 发送三个项目： • 转发鉴别服务器 AS 发来的票据。 • 服务器 B 的名字。这表明 A 请求 B 的服务。请注意，现在 A 向 TGS 证明自己的身份并非通过键入口令（因为入侵者能够从网上截 获明文口令），而是通过转发 AS 发出的票据（只有 A 才能提取出 ）。票据是加密的，入侵者伪造不了。
Kerberos AS TGS
A
B
A
KA KTG
❖
KS ,
A, KSKSKTG源自T , B,A, KS
KS
KB
B, KAB ,
A, KAB
KAB
KB
T,
A, KAB
KAB
T+1
Kerberos密钥分配说明
1. A 用明文（包括登记的身份）向鉴别服务器 AS 表明自己的身份。
2. AS 向 A 发送用 A 的对称密钥 KA 加密的报文，这个报文包含 A 和 TGS 通信的会话密钥 KS ，以及 AS 要发送给 TGS 的票据（这个票据 是用 TGS 的对称密钥 KTG 加密的）。
• 用 KS 加密的时间戳 T 。它用来防止入侵者的重放攻击。
Kerberos密钥分配说明
4. TGS 发送两个票据，每一个都包含 A 和 B 通信的会话密钥 KAB 。给 A 的票据用 KS 加密；给 B 的票据用 B 的密钥 KB 加密。请注意，现在入 侵者不能提取 KAB ，因为不知道 KA 和 KB 。入侵者也不能重放步骤 3， 因为入侵者不能把时间戳更换为一个新的（因为不知道 KS ）。

《密钥管理技术》PPT课件

《密钥管理技术》PPT课件

EKV(K,ID(U),T,L) EK(ID(U),T)
用户U
EK(T+1)
用户V
a
4
非对称系统的密钥分配 ——Blom密钥分配方案 1）公开一个素数p，每个用户U公开一个元素rU Zp，这些元
素rU必须互不相同。 2）可信中心选择三个随机元素a,b,cZp（未必不同），并且形
成多项式：f(x ,y ) (a b (x y ) c) xm yp od 3) 对每一个用户U，可信中心计算多项式：gU(x)f(x,rU) mo p并d
因为N1≧N，这就唯一地确定了k’，即
k’=xmodn。最后，从k’,r和p计算k:k=k’-rp，即
k=k’modp。
a
12
14.4 密钥托管技术
14.4.1 密钥托管体制的基本组成KKFra bibliotekDRF
明文
加密
加密
密文
USC
USC
数据恢复密钥 KEC
加密
解密
明文
DRC
图 14.2 密钥托管加密体制
a
13
用户安全模块USC（User Security Component）是硬 件设备或软件程序，提供数据加密、解密能力，同时 也支持密钥托管。这种支持体现在：将数据恢复字段 （Date Recovery Field-DRF）附加到加密数据上。DRF 可作为通用密钥分配机制的组成部分。
将xi,yi(1in)分配给共享者Pi(1≦i ≦n) ，值xi(1≦i ≦n)是 公开知道的，yi(1≦i ≦n)作为Pi(1≦i ≦n)的秘密共享。
a
11
Asmuth-Bloom方案
为了将k划分为n个共享， 计算k’=k+rp,k’∈[0,N-1]。n个共享为 ki=k’mod di i=1,2,…,n。

第八章__密钥分配与管理

第八章__密钥分配与管理

分散式密钥分配方案中会话密钥的产生通过 如下的步骤实现：
(1) AB：IDa||N1 A给B发出一个要求会话密钥的请求，报文内 容包括A的标识符IDa和一个现时N1，告知：
A希望与B进行通信， 并请B产生一个会话密钥用于安全通信。
(2) BA：EMKm[Ks||IDa||IDb||f(N1)||N2] B使用一个用A和B之间共享的主密钥加密的 报文进行响应。响应的报文包括：
(5) B计算DKUa[DKRb[EKUb[EKRa[Ks]]]]得到 Ks，从而获得与A共享的常规加密密钥，因而通 过Ks可以与之安全通信。
其分发过程如图8.4所示。
8.2 密钥的管理
1）常规加密体制通常是设立KDC来管理密钥， 但增加了网络成本，降低了网络的性能。
2）或者利用公开密钥加密技术来实现对常规密 钥的管理，这使密钥管理变得简单，同时解 决了对称密钥中的可靠性和鉴别的问题。
采用的是密钥认证中心技术，可信任的第三 方C就是证书授权中心CA，更多用于公开加密 密钥的分配。
8.1.1 常规加密密钥的分配 1. 集中式密钥分配方案
由一个中心节点或者由一组节点组成层次结 构负责密钥产生并分配给通信双方，用户只需 保存同中心节点的加密主密钥，用于安全传送 由中心节点产生的即将用于与第三方通信的会 话密钥。
致命的漏洞：任何人都可以伪造一个公开的 告示，冒充其他人，发送一个公开密钥给另一 个参与者或者广播这样一个公开密钥。
2. 公开可用目录 1）由一个可信任组织负责维护一个公开的公开
密钥动态目录。 2）公开目录为每个参与者维护一个目录项{标识，
公开密钥}，每项信息都需经过安全认证。 3）任何其他方都可以从这里获得所需要通信方
3）公开密钥的管理通常采用数字证书。

密钥分配

密钥分配

对称密码体制的密钥管理
1、密钥分配中心 、密钥分配中心KDC KDC与每一个用户之间共享一个不同的密 与每一个用户之间共享一个不同的密 钥加密密钥，当两个用户A和 要进行通信 钥加密密钥 ， 当两个用户 和 B要进行通信 产生一个双方会话使用的密钥K 时 ， KDC产生一个双方会话使用的密钥 产生一个双方会话使用的密钥 ， 并分别用自己与这两个用户共享的密钥 加密钥K 来加密会话密钥发给它们， 加密钥 A 、KB来加密会话密钥发给它们 ， 即将K 发给A， 发给B； 、 接 即将 A(K)发给 ， KB(K)发给 ； A、 B接 发给 发给 收到加密的会话密钥后，将之解密得到K， 收到加密的会话密钥后，将之解密得到 ， 然后用K来加密通信数据 来加密通信数据。 然后用 来加密通信数据。
kerberos有一个所有客户和它们的秘密密钥的数据库对于个人用户来说秘密密钥是一个加密口令需要对访问客户身份进行鉴别的服务器以及要访问此类服务器的客户需要用kerberos注册其秘密密钥由于kerberos知道每个人的秘密密钥故而它能产生消息向一个实体证实另一个实体的身份
单钥加密体制的密钥分配
密钥分配的基本方法： 两个用户（主机、进程、应用程序） 在用单钥加密体制进行 保密通信时，首 先有个共享的私密密钥，而且为防止攻击 者得到密钥，还必须时常更新密钥。因此 密码系统的强度也依赖于密钥分配技术。
Kerberos协议包括一个认证服务器（AS）和 一个（或多个）票据分配服务器（TGS
）。
AS
TGS
3
2 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4
1
5 Client Server
2、基于公钥体制的密钥分配 、
公钥体制适用于进行密钥管理， 公钥体制适用于进行密钥管理，特别 是对于大型网络中的密钥管理。 是对于大型网络中的密钥管理。 假设通信双方为A 假设通信双方为 A 和 B 。 使用么钥体制 交换对称密钥的过程是这样的： 首先A 交换对称密钥的过程是这样的 ： 首先 A 通 过一定的途径获得B的公钥；然后A 过一定的途径获得B的公钥；然后A随机产 生一个对称密钥K 并用B 生一个对称密钥K，并用B的公钥加密对称 密钥K 发送给B 接收到加密的密钥后， 密钥 K 发送给 B ； B 接收到加密的密钥后 ， 用自己的私钥解密得到密钥K 用自己的私钥解密得到密钥K。 在这个对称密钥的分配过程中， 在这个对称密钥的分配过程中 ， 不再 需要在线的密钥分配中心， 需要在线的密钥分配中心，也节省了大量 的通信开销。 的通信开销。

第5章-密钥管理PPT课件

第5章-密钥管理PPT课件

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5.1.9 密钥销毁
密钥的销毁需要管理和仲裁机制，否则密钥会被 无意或有意地丢失,从而造成对使用行为的否认
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5.2 密钥的分配
密钥的传递分集中传送和分散传送两类。集中传送是指将 密钥整体传送，这时需要使用主密钥来保护会话密钥的传 递，并通过安全渠道传递主密钥。分散传送是指将密钥分 解成多个部分，用秘密分享的方法传递，只要有部分到达 就可以恢复，这种方法适用于在不安全的信道中传输
（2）CA生成
这种方式是CA替用户生成密钥对，然后将其以安 全的方式传送给用户。该过程必须确保密钥对的 机密性、完整性和可验证性。该方式下由于用户 的私钥为CA所产生，故对CA的可信性有更高的 要求。如果是签名密钥，CA必须在事后销毁用户 的私钥
这种方法的缺点是交互次数较多，比较繁琐
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5.2.4 增强的密钥协商方法
增强的密钥协商方法可以用来防止弱口令和中间 人攻击。该方法使用了带两个变量的哈希函数， 其中一个变量可能有计多冲突,而另一个变量没有 冲突
如下图所示：
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B A
用
用
户 1. H’(P,K)
户
2. H’(H(P,K),P)
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5.2.1 密钥分配中心方式
Kerberos是一种使用对称密钥加密算法实现通过可信任 的第三方密钥分配中心KDC（Key Distribute Center) 的身份验证系统。Kerberos的主要功能之一是解决保密 密钥管理与分发问题
Kerberos中有三个通信参与方：需要验证身份的通信双 方和一个双方都信任的第三方，即密钥分配中心（KDC）。 KDC可以看作一个秘密密钥源，与DES一起使用；也可以 是一个公开密钥源

密钥管理与分配技术PPT课件

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内容
4.1.5 密钥的存储
1.密钥的硬件存储
好处：是攻击者无法接触它们。因为令牌通常保存在个人手中，并 不连接到网络上。只有当用户要使用他的令牌时，才将其连接到他 的计算机上，这最终也会连接到网络。因此在这短暂的一刻，他的 秘密是脆弱的。但是几秒钟的脆弱性显然没有一天24小时之内都脆 弱的网络那样危险。这种方案可以使远程攻击受挫。
这由主样于密就 任 钥可何可以密有禁钥更集止都长中使有的式用使更那用换些期时带限间K分有，。D发因PCK中此I和功心密证能钥的书的应定用期在一程（中进序或，心行不这统定些期应）用配 总更程置 量换序是的 定在密密 义该钥钥 ，雇管员理不的在一的个情基况本下任是务不。能心访承问担的。
基本密钥 KP
CDC 等方案
4.2.1 基本方法
3.利用物理现象实现 基于量子密码的密钥分配方法，它是利用物理现象
实现的。密码学的信息理论研究指出，通信双方A到B 可通过先期精选、信息协调、保密增强等密码技术实现 使A和B共享一定的秘密信息，而窃听者对其一无所知 。
第四章 密钥管理与分配技术
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2021/6/26
4.2 密钥分配技术
第四章 密钥管理与分配技术
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2021/6/26
4.2 密钥分配技术
4.2.1 基本方法
能使通信双方共享密钥的基本方法有三种。利用人 工信道实现、网内利用码密技术实现密钥分配、量子密 码学分配。 1.利用人工信道实现 2.网内分配密钥方式 3.利用物理现象实现
第四章 密钥管理与分配技术
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2021/6/26
，公用媒体首先是可信的第三方。但在公用媒体中存储 的方法需要解决密钥传递技术，以获取对方的公钥。还 要解决公用媒体的安全技术，即数据库的安全问题。

第六章_密码应用与密钥管理

第六章_密码应用与密钥管理

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密钥的产生方式
• 必须在安全环境中产生密钥以防止对密钥的非授权访问。
• 密钥生产形式现有两种，一种是由中心(或分中心)集中生
产，也称有边界生产；另一种是由个人分散生产，也称无
边界生产。
密钥的装入
•主机主密钥: 由可信赖的保密员在非常安全的条件下直接或间
接装入主机，装入时须有电磁屏蔽,装入后不能再读出(但可间接
第六章 密码应用与密钥管理
❖ 6.1 密码应用
❖ 6.2 密钥管理
❖ 6.3 公钥基础设施PKI
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6.1 密码应用
6.1.1 信息加密、认证和签名流程
加密、认证和签名是保护信息的机密性、完整
性和抗否认性的主要技术措施。
1.加密是保障信息机密性的主要措施。
加密机制主要考虑如下几个因素：
❖选择一种密码体制（对称密码体制和公钥密
码体制）
❖选择一种算法（DES 、AES 、RSA)
❖确定加密工作模式（ECB 、CBC、 CFB）
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6.1 密码应用
2. 完整性检测也称消息认证，主要通过消息
摘要实现。
机制如下：消息认证码（MAC）、签名、加密、
序列完整性等。
3. 信息否认：包括起源的否认和传递的否认
可重复性和不可预测性。可用投硬币、骰子，噪声发生器等方法
产生
（2）密钥加密密钥数量大(N(N-1)/2),可由机器自动产生,安全
算法、伪随机数发生器等产生
（3）会话密钥可利用密钥加密密钥及某种算法
(加密算法,单向函数等)产生。
通信中每个节
点都分配有一
个这类密钥
2022/3/23
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称
优点
缺点
适用范围
静 是一种由中心以脱 安全性好，是长 必须解决密钥的 静态分发只
态 线方式预分配的技 期沿用的传统密 存储技术 能以集中式
分 术，是“面对面” 钥管理技术
机制存在
配
的分发，
动 是“请求—分发” 态 的在线分发技术 分 配
需要有专门的协 有中心和无 议的支持 中心的机制 都可以采用
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通常把密钥分为两大类型，即数据加密密 钥和密钥加密密钥。
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密钥又可分为： 主密钥：对现有的密钥或存储在主机中 的密钥加密，加密对象为初级密钥和二 级密钥。 初级密钥：用来保护数据的密钥。它也 叫数据加密/解密密钥.初级密钥用来进 行通讯保护时，叫做通讯密钥。用来保 护文件时叫做文件密钥。
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主密钥的分配方式
• 利用安全信道实现
－（1）直接面议或通过可靠信使递送
－（2）将密钥分拆成几部分分别传送
发送方 分解密钥
信使 挂号信
特快专递 电话
信鸽
k1 k2 k3
k4 k5
K1 K2 K3 K4 K5 ppt课件
接收方 组合密钥
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k1 k2 k3
k4 k5
两种密钥分配技术
名
特点
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用主密钥对所有初级密钥加密，使它们在密码装
置之外也受到保护。
象这样用一个密钥保护许多其他密钥的方法， 在密码学中叫主密钥原理。
它从本质上把保护大量密钥的问题，简化成了 集中保护和使用一个密钥问题。
这实际上也是数据加密思想的进一步深化。从 原则上说，数据加密就是把保护大量数据的问题简 化为保护和使用少量数据的问题。
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• 一个有n个用户的系统，需实现两两之间通信
用户1
对称密钥配置
K1-2,K1-3,…,K1-n
非对称密钥配置
n个用户公钥，用户1自己私钥
用户2 K2-1, K2-3,…,K2-n n个用户公钥，用户2自己私钥
…
用户n Kn-1,Kn-2,…,Kn-n-1 n个用户公钥，用户n自己私钥
• n个用户，需要n(n-1)/2个共享密钥
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• 中心化的密钥管理方式，由一个可信赖的联机服
务器作为密钥分配中心（KDC）或密钥转递中心
（KTC）
KDC
① ②
K
KTC
①
②
K ③
K
K
A
B
③
A
B
（a）
KTC
① ②
K K
A
B
K
③

K K
①
②
A
B
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（b） 18
密钥分发中心
密钥分发中心(Key Distribution Center) 每个用户与KDC有共享密钥(Master Key) N个用户，KDC只需分发N个Master Key 两个用户间通信用会话密钥(Session Key) ➢ 用户必须信任KDC ➢ KDC能解密用户间通信的内容
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• 金融机构密钥管理需要通过一个多级层次密钥机构 来实现。
• ANSI X9.17三层密钥层次结构： 1）主密钥（KKMs），通过手工分配； 2）密钥加密密钥（KKs），通过在线分 配； 3）数据密钥（KDs）。
• KKMs保护KKs的传输，用KKs保护KDs的传输。
• 主密钥是通信双方长期建立密钥关系的基础，是用 户和密钥分配中心的共享密钥。
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二级密钥：它是用来加密保护初级密钥的密钥。
密钥保护的基本原则：
密钥永远不可以以明文的形式出现在密码装置 之外。
密码装置是一种保密工具，即可以是硬件，也 可以是软件。
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密钥分配 （Key Distribution）
• 保密通信双方需共享密钥 • 共享密钥要经常更换 • 分配方式：
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有中心的密钥分配方案
1. Request||N1
KDC
KS：一次性会话密钥 N1,N2：随机数 KA,KB：A与B和KDC的共享密钥 f：某种函数变换
A选择密钥并手工传递给B 第三方C选择密钥分别手工传递给A,B 用A,B原有共享密钥传送新密钥 与A,B分别有共享密钥的第三方C传送 新密钥给A和/或B N个用户集需要N(N-1)/2个共享密钥
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基于对称密码体制的 密钥分配
Key Distribution of symmetric cryptography
1.系统的那些地方要用到密钥，它们是如 何设置和安装在这些地方.
2.密钥预计使用期限是多长，每隔多久需 要更换一次密钥。
3.密钥在系统的什么ppt课地件 方。
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4.如何对密钥进行严格的保护。
为了产生可靠的总体安全设计，对于不同 的密钥应用场合，应当规定不同类型的密 钥，所以根据密钥使用场合的不同，可以 把密钥分成不同的等级。
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
（1）密钥管理量的困难
传统密钥管理：两两分别用一对密钥时，则 n个用户需要C(n,2)=n(n-1)/2个密钥，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(500,2)=12,497,50
（2）数字签名的问题
传统加密算法无法实现抗抵赖的需求。
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概述
从理论上说，密钥也是数据，不过它是用来 加密其它数据的数据，因此，在密码学的研 究中，不妨把密钥数据与一般数据区分开来。 在设计密码系统时，对于密钥必须考虑以下 问题：
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概述
• 对称密码体制的主要商业应用起始于八十年 代早期，特别是在银行系统中，采纳了DES 标准和银行工业标准ANSI数据加密算法,实 际上，这两个标准所采用的算法是一致的。
• 随着DES的广泛应用带来了一些研究话题， 比如如何管理DES密钥。从而导致了ANSI X9.17标准的发展，该标准于1985年完成， 是有关金融机构密钥管理的一个标准。
第六章 密钥分配与 密钥管理
Key Distribution and Key Management
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问题的提出
建立安全的密码系统要解决的一个赖手的 问题就是密钥的管理问题。即使密码体制 的算法是计算上的安全，如果缺乏对密钥 的管理，那么整个系统仍然是脆弱的。
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精品资料
• 你怎么称呼老师？