第四章 对称密码体制

对称密码体制和⾮对称密码体制⼀、对称加密 (Symmetric Key Encryption)对称加密是最快速、最简单的⼀种加密⽅式，加密（encryption）与解密（decryption）⽤的是同样的密钥（secret key）。

对称加密有很多种算法，由于它效率很⾼，所以被⼴泛使⽤在很多加密协议的核⼼当中。

⾃1977年美国颁布DES（Data Encryption Standard）密码算法作为美国数据加密标准以来，对称密码体制迅速发展，得到了世界各国的关注和普遍应⽤。

对称密码体制从⼯作⽅式上可以分为分组加密和序列密码两⼤类。

对称加密算法的优点：算法公开、计算量⼩、加密速度快、加密效率⾼。

对称加密算法的缺点：交易双⽅都使⽤同样钥匙，安全性得不到保证。

此外，每对⽤户每次使⽤对称加密算法时，都需要使⽤其他⼈不知道的惟⼀钥匙，这会使得发收信双⽅所拥有的钥匙数量呈⼏何级数增长，密钥管理成为⽤户的负担。

对称加密算法在分布式⽹络系统上使⽤较为困难，主要是因为密钥管理困难，使⽤成本较⾼。

⽽与公开密钥加密算法⽐起来，对称加密算法能够提供加密和认证却缺乏了签名功能，使得使⽤范围有所缩⼩。

对称加密通常使⽤的是相对较⼩的密钥，⼀般⼩于256 bit。

因为密钥越⼤，加密越强，但加密与解密的过程越慢。

如果你只⽤1 bit来做这个密钥，那⿊客们可以先试着⽤0来解密，不⾏的话就再⽤1解；但如果你的密钥有1 MB⼤，⿊客们可能永远也⽆法破解，但加密和解密的过程要花费很长的时间。

密钥的⼤⼩既要照顾到安全性，也要照顾到效率，是⼀个trade-off。

分组密码：也叫块加密(block cyphers)，⼀次加密明⽂中的⼀个块。

是将明⽂按⼀定的位长分组，明⽂组经过加密运算得到密⽂组，密⽂组经过解密运算（加密运算的逆运算），还原成明⽂组，有 ECB、CBC、CFB、OFB 四种⼯作模式。

序列密码：也叫流加密(stream cyphers)，⼀次加密明⽂中的⼀个位。

信息安全技术第一章概述第二章基础技术一、判断题1.加密技术和数字签名技术是实现所有安全服务的重要基础。

（对）2.对称密码体制的特征是:加密密钥和解密密钥完全相同,或者一个密钥很容易从另ー个密钥中导出。

（对）3.对称密钥体制的对称中心服务结构解决了体制中未知实体通信困难的问题。

（错）4.公钥密码体制算法用一个密钥进行加密,!而用另一个不同但是有关的密钥进行解密。

（对）5.公钥密码体制有两种基本的模型:一种是加密模型,另一种是解密模型（错）6.Rabin体制是基于大整数因子分解问题的,是公钥系统最具典型意义的方法。

（错）7.对称密码体制较之于公钥密码体制具有密钥分发役有安全信道的限制,可实现数字签名和认证的优点。

（错）8.国密算法包括 SM2,SM3和SM4. （对）9.信息的防篡改、防删除、防插入的特性称为数据完整性保护。

（对）10.Hash函数的输人可以是任意大小的消息，其输出是一个长度随输入变化的消息摘要。

（错）11.数字签名要求签名只能由签名者自己产生。

（对）12、自主访问控制(DAC)是基于对客体安全级别与主体安全级别的比较来进行访问控制的。

（错）13.基于角色的访问控制(RBAC)是基于主体在系统中承担的角色进行访问控制，而不是基于主体的身份。

（对）二、多选题1.公钥密码体制与以前方法的区别在于()。

A.基于数学函数而不是替代和置换B、基于替代和置换C.是非对称的，有两个不同密钥D.是对称的，使用一个密钥2.公钥密码的优势体现在()方面。

A.密钥交换B.未知实体间通信C.服务D.认证服务3.以下属于非对称算法的是()。

A.RSAB.DSAC.AESD.ECC4.密钥生命周期过程包括( )A.密钥生成B.密钥分发；C.密钥存储D.密钥使用与更新汽'tE.密钥销毁5.下列关于密码模块的描述正确的是()。

A.是硬件、软件、固件或其组合B.实现了经过验证的安全功能C.包括密码算法和密钥生成等过程D.在一定的密码系统边界之外实现6.访问控制的基本要素包括()。

密码体制是指用于保护信息安全的加密和解密方法。

根据不同的分类标准，可以将密码体制分为以下几类：
对称密码体制（Symmetric Cryptography）：也称为私钥密码体制，加密和解密使用相同的密钥。

常见的对称密码算法有DES、AES和IDEA等。

对称密码体制具有加密速度快的优点，但需要确保密钥的安全性。

公钥密码体制（Public Key Cryptography）：也称为非对称密码体制，加密和解密使用不同的密钥，其中一个密钥是公开的，称为公钥，另一个密钥是私有的，称为私钥。

常见的公钥密码算法有RSA、Diffie-Hellman和椭圆曲线密码等。

公钥密码体制具有密钥分发方便的优点，但加密和解密速度较慢。

哈希函数（Hash Function）：哈希函数是一种将任意长度的输入数据转换为固定长度的输出数据的算法。

常见的哈希函数有MD5、SHA-1和SHA-256等。

哈希函数主要用于数据完整性校验和数字签名等应用。

数字签名（Digital Signature）：数字签名是一种用于验证数据的真实性、完整性和来源的密码技术。

它使用私钥对数据进行加密，生成数字签名，然后使用公钥对数字签名进行解密和验证。

随机数生成（Random Number Generation）：随机数生成是密码体制中重要的组成部分，用于生成安全的密钥和初始化向量。

随机数生成器应具有高度随机性和不可预测性。

这些分类方法是根据密码体制的核心原理和使用方式进行的。

不同类型的密码体制在不同的应用场景中具有各自的优势和适用性。

在实际应用中，常常根据具体需求选择合适的密码体制进行数据保护和安全通信。

对称密码体制对称密码体制是一种有效的信息加密算法，它尝试在满足基本安全约束的同时提供最大的加密强度和性能。

它是最常用的信息加密类型之一，甚至在金融机构、政府机构、企业以及个人之间都被广泛使用。

对称密码体制通过使用单个密钥（称为“秘密密钥”）来确保信息的安全传输和接收，而无需在发送方和接收方之间共享保密信息。

这一密钥的特点在于，既可以用来加密信息，也可以用于解密信息。

由于秘密密钥是由发送方和接收方共同拥有，因此不需要额外的通信，也无需额外的身份验证。

在使用对称密码体制时，发送方必须在发送数据之前将其加密，而接收方则必须使用相同的密钥对数据进行解密，以此来识别发送方。

然而，有一种特殊情况除外，即发送方可以使用密钥来加密消息，而接收方可以使用相同的密钥来解密消息，而无需在发送方和接收方之间共享信息。

在实际使用中，对称密码体制有三种形式：数据加密标准（DES）、高级加密标准（AES）和哈希密码（HMAC）。

其中，DES是一种最常用的对称密码体制，它采用了比较古老的56位密钥来加密数据，并且它的加密强度受到比较严格的限制。

而AES是一种更新的，比DES更安全的对称加密算法，它使用128位或256位密钥，并且可以提供更强的安全性和性能。

最后，HMAC是一种哈希加密算法，它使用128位或256位密钥来确保信息的完整性和真实性，同时也可以使用相同的密钥来加密和解密数据。

对称密码体制是一种有效的信息加密算法，它在满足基本安全约束的同时还能提供最大的加密强度和最高的性能。

它是最常用的信息加密类型之一，甚至在金融机构、政府机构、企业以及个人之间都被广泛使用，并且有三种形式：数据加密标准（DES）、高级加密标准（AES）和哈希密码（HMAC），可以满足各种要求。

其中，AES可以提供更高的安全性和性能，而HMAC可以确保信息的完整性和真实性，因此在实际应用中，对称密码体制也被广泛应用。

对称密码体制在许多领域都有着广泛的应用，尤其是在安全传输方面。

1.密码体制分类：1）对称密码体制（密钥必须完全保密、加密与解密密钥相同，或可由其中一个很容易推出另一个，又称秘密密钥、单钥、传统密码体制，包括分组密码和序列密码）优点：加解密速度较快，有很高的数据吞吐率；使用的密钥相对较短；密文的长度与明文长度相同；缺点：密钥分发需要安全通道；密钥量大，难于管理；难以解决不可否认问题。

2）非对称密码体制（使用两个密钥，一个是对外公开的公钥，一个是必须保密的私钥，不能由公钥推出私钥，又称双钥或公开密钥密码体制）优点：密钥的分发相对容易；密钥管理简单；可以有效地实现数字签名。

缺点：与对称密码体制相比，非对称密码体制加解密速度较慢；同等安全强度下，非对称密码体制要求的密钥位数要多一些；密文的长度往往大于明文长度。

2.AES与DES对比：1）相似处：二者的圈（轮）函数都是由3层构成：非线性层、线性混合层、子密钥异或，只是顺序不同；AES的子密钥异或对应于DES中S盒之前的子密钥异或；AES的列混合运算的目的是让不同的字节相互影响，而DES中F函数的输出与左边一半数据相加也有类似的效果；AES的非线性运算是字节代换，对应于DES中唯一的非线性运算S盒；行移位运算保证了每一行的字节不仅仅影响其它行对应的字节，而且影响其他行所有的字节，这与DES中置换P相似。

2）不同之处：AES的密钥长度（128位192位256位）是可变的，而DES的密钥长度固定为56位；DES是面向比特的运算，AES是面向字节的运算；AES的加密运算和解密运算不一致，因而加密器不能同时用作解密器，DES 则无此限制。

3.Hash函数：也称散列、哈希、杂凑函数等，是一个从消息空间到像空间的不可逆映射；可将任意长度的输入经过变换得到固定长度的输出；是一种具有压缩特性的单向函数。

性质：1）H可应用于任意长度的消息2）H产生定长的输出3）对任意给定的消息x，计算H（x）较容易，用硬件和软件均可实现4）单向性5）抗弱碰撞性6）抗强碰撞性应用：数字签名；生成程序或者文档的数字指纹；用于安全传输和存储口令特点：1）输入数字串与输出数字串具有唯一的对应关系;输入数字串中2）任何变化会导致输出数字串也发生变化;从输出数字串不能够反求出输入数字串。

对称密码体制的原理
对称密码体制是指使用相同的密钥进行加密和解密的密码算法。

其原理基于异或运算和分组加密算法。

在对称密码体制中，发送方和接收方之间共享一个密钥，该密钥被用来对数据进行加密和解密。

加密使用密钥对数据进行加密，解密则使用相同的密钥对数据进行解密。

密钥的加密和解密使用异或运算，即将要加密或解密的数据与密钥进行异或运算，得到一个新的比特序列，该比特序列作为新的密钥，再次用于加密或解密。

分组加密算法是将数据分成若干组，每组数据使用密钥进行加密，从而实现数据的安全性。

常用的分组加密算法有 DES、3DES、AES 等。

对称密码体制具有高效、安全、易于实现等优点，被广泛运用于网络通信、电子邮件等领域。

网络信息安全题库及答案一判断题第二章物理内存1、信息网络的物理安全要从环境和设备两个角度来考虑（对）2、计算机场地可以选择在公共区域人流量比较大的地方（错）3、计算机场地可以选择在化工生产车间附件（错）4、计算机场地在正常情况下温度保持在职18至此28摄氏度。

（对）5、机房供电线路和动力、照明用电可以用同一线路（错）6、只要手干净就可以直接触摸或者擦拨电路组件，不必有进一步的措施（错）7、备用电路板或者元器件、图纸文件必须存放在防静电屏蔽袋内，使用时要远离静电敏感器件。

（对）8、屏蔽室是一个导电的金属材料制成的大型六面体，能够抑制和阻挡电磁波在空气中传播。

（对）9、屏蔽室的拼接、焊接工艺对电磁防护没有影响。

（错）10、由于传输的内容不同，电力结可以与网络线同槽铺设。

（错）11、接地线在穿越墙壁、楼板和地坪时应套钢管或其他非金属的保护套管，钢管应与接地线做电气连通。

（对）12、新添设备时应该先给设备或者部件做上明显标记，最好是明显的无法除去的标记，以防更换和方便查找赃物。

（对）13、TEMPEST技术，是指在设计和生产计算机设备时，就对可能产生电磁辐射的元器件、集成电路、连接线、显示器等采取防辐射措施，从而达到减少计算机信息泄露的最终目的。

（对）14、机房内的环境对粉尘含量没有要要求。

（错）15、防电磁辐射的干扰技术，是指把干扰器发射出来的电磁波和计算机辐射出来的电磁波混合在一起，以掩盖原泄露信息的内容和特征等，使窃密者即使截获这一混合信号也无法提取其中的信息。

（对）16、有很高使用价值或很高机密程度的重要数据应采用加密等方法进行保护。

（对）17、纸介资料废弃应用碎纸机粉碎或焚毁。

（对）第三章容灾与数据备份1、灾难恢复和容灾具有不同的含义。

（错）2、数据备份按数据类型划分可以分成系统数据备份和用户数据备份。

（对）3、对目前大量的数据备份来说，磁带是应用得最广的介质。

（对）4、增量备份是备份从上次进行完全备份后更改的全部数据文件。