密码学密钥分配和密钥管理

1. 密钥管理系统技术方案1.1. 密钥管理系统的设计前提密钥管理是密码技术的重要环节。

在现代密码学中，在密码编码学和密码分析学之外，又独立出一支密钥管理学。

密钥管理包括密钥的生成、分配、注入、保管、销毁等环节，而其中最重要的就是密钥的分配。

IC卡的密钥管理机制直接关系到整个系统的安全性、灵活性、通用性。

密钥的生成、发行、更新是系统的一个核心问题，占有非常重要的地位。

为保证全省医疗保险系统的安全使用、保证信息不被侵犯，应在系统实施前建立起一套完整的密钥管理系统。

密钥管理系统的设计目标是在安全、灵活的前提下，可以安全地产生各级主密钥和各类子密钥，并将子密钥安全地下发给子系统的发卡中心，用来产生SAM卡、用户卡和操作员卡的各种密钥，确保以上所有环节中密钥的安全性和一致性，实现集中式的密钥管理。

在全省内保证各个城市能够发行自己的用户卡和密钥卡，并由省级管理中心进行监控。

1.2. 密钥管理系统的设计方法1.2.1. 系统安全的设计本系统是一个面向省级医疗保险行业、在各个城市进行应用的系统，系统最终所发行的卡片包括SAM卡和用户卡。

SAM卡将放在多种脱机使用的设备上；用户卡是由用户自己保存与使用并存储用户的基本信息和电子资金信息。

系统设计的关键是保障系统既具有可用性、开放性，又具有足够的安全性。

本系统密钥的存储、传输都是使用智能卡来实现的，因为智能卡具有高度的安全性。

用户卡（提供给最终用户使用的卡片）上的密钥根本无法读出，只是在达到一定的安全状态时才可以使用。

SAM卡（用来识别用户卡的认证密钥卡）中的密钥可以用来分散出用户卡中部分脱机使用的密钥，但也无法读出。

各级发行密钥母卡上的密钥在达到足够的安全状态时可以导出，但导出的密钥为密文，只有送到同类的卡片内才可以解密。

本系统的安全机制主要有卡片的物理安全、智能卡操作系统的安全、安全的算法、安全的密钥生成与存储、密钥的安全传输与分散、保障安全的管理措施与审计制度。

密钥管理现代密码学的一个基本原则是：一切秘密寓于密钥之中。

加密算法可以公开，密码设备可以丢失，如果密钥丢失则敌手就可以完全破译信息。

另外，窃取密钥的途径比破译密码算法的代价要小得多，在网络攻击的许多事件中，密钥的安全管理是攻击的一个主要环节。

因此，为提高系统的安全性必须加强密钥管理。

密钥管理是一项综合性的技术。

密钥的安全保护是系统安全的一个方面。

密钥管理包括密钥的生成、分发、存储、销毁、使用等一系列过程。

关于密码管理需要考虑的环节包括：（1）密钥生成密钥长度应该足够长。

一般来说，密钥长度越大，对应的密钥空间就越大，攻击者使用穷举猜测密码的难度就越大。

选择好密钥，避免弱密钥。

由自动处理设备生成的随机的比特串是好密钥，选择密钥时，应该避免选择一个弱密钥。

对公钥密码体制来说，密钥生成更加困难，因为密钥必须满足某些数学特征。

ANSI X9.17标准规定了一种密钥生成方法。

设E k（X）表示用密钥K对X进行三重DES 加密。

K是为密钥产生器保留的一个特殊密钥。

V 0是一个秘密的64比特种子，T是一个时间戳。

欲产生随机密钥Ri，计算：R i= E k (E k (T i)⊕Vi)欲产生Vi+1 ，计算：Vi+1=E k (E k (T i)⊕R i)要把R i转换为DES密钥，只要调整每一个字节第8位奇偶性，产生一对密钥后再串接起来可得到一个128比特的密钥。

（2）密钥分发采用对称加密算法进行保密通信，需要共享同一密钥。

通常是系统中的一个成员先选择一个秘密密钥，然后将它传送另一个成员或别的成员。

X9.17标准描述了两种密钥：密钥加密密钥和数据密钥。

密钥加密密钥加密其它需要分发的密钥；而数据密钥只对信息流进行加密。

密钥加密密钥一般通过手工分发。

为增强保密性，也可以将密钥分成许多不同的部分然后用不同的信道发送出去。

对于大型网络，每对用户必须交换密钥，n个人的网络总的交换次数为n（n-1）/2，这种情况下，通常建造一个密钥分发中心负责密钥的管理。

密码系统的两个基本要素是加密算法和密钥管理。

加密算法是一些公式和法则，它规定了明文和密文之间的变换方法。

由于密码系统的反复使用，仅靠加密算法已难以保证信息的安全了。

事实上，加密信息的安全可靠依赖于密钥系统，密钥是控制加密算法和解密算法的关键信息，它的产生、传输、存储等工作是十分重要的。

　随着信息化和数字化社会的发展，人们对信息安全和保密的重要性认识不断提高，而在信息安全中起着举足轻重作用的密码学也就成为信息安全课程中不可或缺的重要部分，密码学早在公元前400多年就已经产生，正如《破译者》一书中所说的"人类使用密码的历史几乎与使用文字的时间一样长"。

密码学（Cryptograph）一词来源于古希腊语Kruptos（hidden）+ graphein（to write）准确的现代术语是"密码编制学"简称"编密学"，与之相对的专门研究如何破解密码的学问称之为"密码分析学"。

密码学则包括密码编制学和密码分析学这两个相互独立又相互依存的分支。

从其发展来看，可分为古典密码--以字符为基本加密单元的密码，以及现代密码--以信息块为基本加密单元的密码。

第一次世界大战前，重要的密码学进展很少出现在公开文献中，但该领域却和其它专业学科一样向前发展.直到1918年，二十世纪最有影响的密码分析文章之William F. Friedman的专题论文《重合指数及其在密码学中的应用》作为私立的"河岸（Riverbank）实验室"的一份研究报告问世。

1949年到1967年，密码学文献近乎空白。

在1967年，一部与众不同的著作--David Kahn 的《破译者》出现，它没有任何新的技术思想，但却对以往的密码学历史作了相当完整的记述，包括提及政府仍然认为是秘密的一些事情。

《破译者》的意义不仅在于它涉及到的相当广泛的领域，而且在于它使成千上万原本不知道密码学的人了解密码学。

密钥管理的重要性1.概述加密密钥在保护敏感数据信息、防止数据泄露和数据应用合规方面发挥着至关重要的作用。

但存在因密钥丢失或被盗，可能导致系统和数据损失惨重，造成信息安全风险，所以我们需要有完善的密钥管理机制和执行密钥管理的协议，要在密钥的整个生命周期以内确保数据安全。

2.密钥管理是什么密钥管理是一组确保安全使用加密密钥的实践和规范。

规范管理可确保密钥在产生、分发、存储、销毁等整个生命周期内保持安全。

加密密钥：是包含一串字母和数字的文件，通过加密算法处理时，这些字母和数字可以加密和解密数据。

密钥管理的主要目标是防止未经授权的用户和系统使用。

如果密钥丢失或被未经授权方使用可能会产生严重后果，因此加密密钥管理策略必须包括：＞建立完善的密钥管理办法，关于员工应如何在不同存在阶段管理密钥的说明。

＞防止未经授权的物理和虚拟访问存储密钥的服务器的安全措施。

＞关键职能的政策和制度（密钥管理岗位制度）。

＞基于角色的控制，限制访问并定义谁和何时可以访问密钥。

＞关于不同部门应如何与密钥进行交互和协调的说明。

企业可以通过三种不同的方式进行密钥管理：＞去中心化：最终用户或员工负责关键管理，公司不处理治理。

＞分布式：每个团队或部门都有单独的密钥管理协议，而业务提供基本指导。

＞集中式：企业范围内的政策规定了所有员工和部门如何使用密钥。

最安全的方法是建立集中式策略，并完全控制团队存储、共享和使用私钥的方式。

3.密钥管理的重要性妥善仔细管理密钥是网络安全策略中有效应用密码至关重要的环节。

钥匙类似于保险箱密码：如果犯罪者知道如何打开保险库，任何保险箱都无法阻止小偷。

同样，不完善的密钥管理也会使最好的加密算法变得毫无价值。

泄露的密钥可能会造成如下风险和危害：＞将加密数据转换回其原始的明文形式。

＞创建一个冒充官方网站的网络钓鱼网站。

›关闭整个安全基础设施。

＞充当特权用户并访问不同的系统和数据库。

＞以您的名义签署应用程序和文档。

只有适当的密钥管理可确保加密数据的高度安全性，并确保：＞只有授权用户才能读取或访问数据。

密码学分类密码学是研究信息安全及其保障的科学。

在现代信息社会，我们的个人、商业、政治信息都被广泛地传输和存储，且被复杂的通信网络所链接管理。

我们希望这些信息能够安全地保持机密性、完整性和可靠性，这样我们才能免于个人信息泄漏、经济损失、政治危机以及其他问题的影响。

在使用密码学领域的研究和应用时，信息的可靠性和安全性被更好地保证。

现代密码学可分为三个基本部分：保密性密码学（或称加密学）、完整性密码学、认证与密钥管理。

保密性密码学主要研究信息保密。

完整性密码学主要研究信息的完整性与真实性。

认证与密钥管理主要研究如何维护信息的安全性以及维护机密信息的密钥的正确使用。

保密性密码学也称加密学。

它研究信息保密，是所有密码学问题中最古老、最传统以及人们熟知的一部分。

现代密码体制是基于有限域群的数学概念构建的。

加密技术按照密钥的使用划分，可分成共享密钥和公钥密码两大类。

共享密钥密码学是指发送和接收双方共享一个密码密钥，使用该密钥进行加密解密。

公钥密码学是在密钥保管方面采取了分布式的方法，发送方使用公钥进行加密，接收方使用私钥进行解密。

常用算法有DES、AES、RSA等。

完整性密码学研究信息的完整性与真实性。

也称为数字签名，能够防止信息被篡改。

数字签名在现代通信协议和系统中有着广泛的应用。

完整性密码学常用算法有哈希函数、消息认证码、数字签名等。

认证与密钥管理主要研究如何维护信息的安全性以及维护机密信息的密钥的正确使用。

认证技术能够证明用户的身份真实性，保证用户在使用系统时所获得的权利是真实的、有效的。

密钥管理则主要解决密钥的分配、储存、更新及备份等问题。

常用的认证技术有对称密钥认证技术和公钥认证技术。

对称密钥认证技术包括密码验证码、挑战响应、双因素认证等。

公钥认证技术包括数字证书、SSL协议、S\textbackslash{}TTP协议等。

常用的密钥管理技术有密钥的生成和分配、密钥的维护与更新、密钥的验证与认证等，以及安全的密钥交换机制，如Diffie-Hellman密钥交换。