对称密码体制
- 格式:ppt
- 大小:418.00 KB
- 文档页数:2
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。
常见的密码体制
常见的密码体制分为两种:私⽤密钥加密技术和公开密钥加密技术,前者是对称加密,后者是⾮对称加密。
1.私⽤密钥加密技术(对称加密):
加密和解密采⽤相同的密钥,对于具有n个⽤户的系统需要n(n-1)/2个密钥。
在⽤户群不是很⼤的情况下存放,对于⼤⽤户分布式,密钥的分配和保存会成为问题。
DES是对机密信息进⾏加密和验证随机报⽂⼀起发送报⽂摘要来实现。
DES密钥长度为56bit,Triple DES(DES的⼀种变形)将56bit的密钥长度的算法对实现信息进⾏3次加密,是长度达到了112bit。
对称加密系统仅能⽤于对数据进⾏加解密处理,提供数据的机密性,不能⽤于数字签名。
2.公开密钥加密技术(⾮对称加密):
加密和解密相对独⽴,分别⽤两种不同的密钥,公钥向公众公开,谁都可以使⽤,私钥只有解密⼈知道,公钥⽆法⽤于解密。
RSA算法就是典型的⾮对称加密。
公钥⽅便实现数字签名和验证,但算法复杂,效率低。
对于n个⽤户的系统,仅需要2n个密钥,公钥加密提供⼀下功能:
A.机密性
B.确认性
C.数据完整性
D.不可抵赖性
DES中明⽂按64位进⾏分组,密钥事实上是56位参与DES运算(64为只⽤56为具有较⾼的安全性,第8,16,24,32,40,48,56,64位⽤于校验位)。
分组后的明⽂组和56位的密钥按位交替或交换的⽅法形成密⽂组的加密⽅法。
⼊⼝参数有三个:key(密钥)、data(加解密的数据)、mode(⼯作模式)。
mode有两种,加密模式和解密模式,对应key的加密和解密过程。
客户端和服务端都需要保存key不泄露。
对称密码体制与公钥密码体制是现代密码学中两种基本的密码体制,它们在保护信息安全,防止信息被未经授权者获取和篡改方面发挥着重要的作用。
下面将从定义、特点、优缺点、应用领域等方面来详细描述对称密码体制与公钥密码体制。
一、对称密码体制1. 定义:对称密码体制是指加密和解密使用同一个密钥的密码系统,也就是通信双方需要共享同一个密钥来进行加解密操作。
2. 特点:对称密码体制具有以下特点:1) 加密速度快:因为加密和解密使用同一个密钥,所以运算速度快。
2) 安全性依赖于密钥的安全性:只要密钥泄露,整个系统的安全就会受到威胁。
3) 密钥管理困难:通信双方需要事先共享密钥,密钥的分发和管理是一个很复杂的问题。
3. 优缺点:对称密码体制的优缺点如下:1) 优点:加密速度快,适合对大数据进行加密;算法简单,易于实现和设计。
2) 缺点:密钥管理困难,安全性依赖于密钥的安全性。
4. 应用领域:对称密码体制主要应用于一些对加密速度要求较高,密钥管理相对容易的场景中,比如网络通信、数据库加密等领域。
二、公钥密码体制1. 定义:公钥密码体制是指加密和解密使用不同密钥的密码系统,也就是通信双方分别有公钥和私钥,公钥用于加密,私钥用于解密。
2. 特点:公钥密码体制具有以下特点:1) 加密和解密使用不同的密钥,安全性更高。
2) 密钥管理相对容易:每个用户都拥有自己的一对密钥,不需要事先共享密钥。
3) 加密速度较慢:因为加密和解密使用不同的密钥,计算复杂度较高。
3. 优缺点:公钥密码体制的优缺点如下:1) 优点:安全性更高,密钥管理相对容易。
2) 缺点:加密速度较慢,算法复杂,设计和实现难度大。
4. 应用领域:公钥密码体制主要应用于对安全性要求较高,加密速度要求相对较低的场景中,比如数字签名、安全传输等领域。
三、对称密码体制与公钥密码体制的比较根据对称密码体制与公钥密码体制的特点、优缺点和应用领域,下面对它们进行比较:1. 安全性:公钥密码体制的安全性更高,因为加密和解密使用不同的密钥,不容易受到攻击;而对称密码体制的安全性依赖于密钥的安全性,一旦密钥泄露,整个系统的安全将受到威胁。
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。
对称密钥密码体制的原理和特点一、对称密钥密码体制的原理1. 对称密钥密码体制是一种加密方式,使用相同的密钥进行加密和解密。
2. 在对称密钥密码体制中,加密和解密使用相同的密钥,这个密钥必须保密,只有合法的用户才能知道。
3. 对称密钥密码体制使用单一密钥,因此在加密和解密过程中速度较快。
4. 对称密钥密码体制中,发送者和接收者必须共享同一个密钥,否则无法进行加密和解密操作。
二、对称密钥密码体制的特点1. 高效性:对称密钥密码体制使用单一密钥进行加密和解密,因此速度较快,适合于大量数据的加密和解密操作。
2. 安全性有限:尽管对称密钥密码体制的速度较快,但密钥的安全性存在一定的风险。
一旦密钥泄露,加密数据可能会遭到破解,因此密钥的安全性对于对称密钥密码体制至关重要。
3. 密钥分发困难:在对称密钥密码体制中,发送者和接收者必须共享同一个密钥,因此密钥的分发和管理可能会存在一定的困难。
4. 密钥管理困难:对称密钥密码体制密钥的管理和分发往往需要借助第三方机构或者密钥协商协议来实现,这增加了密钥管理的复杂性。
5. 广泛应用:尽管对称密钥密码体制存在一定的安全性和管理困难,但由于其高效性,仍然广泛应用于网络通信、金融交易等领域。
对称密钥密码体制是一种加密方式,使用相同的密钥进行加密和解密。
它具有高效性和广泛应用的特点,然而安全性较差并且密钥管理困难。
在实际应用中,需要权衡其优劣势,并采取相应的安全措施来确保其安全性和有效性。
对称密钥密码体制的应用对称密钥密码体制作为一种快速高效的加密方式,在现实生活中有着广泛的应用。
主要的应用领域包括网络通信和数据传输、金融交易、安全存储、以及移动通信等。
1. 网络通信和数据传输在网络通信和数据传输中,对称密钥密码体制被广泛应用于加密数据传输过程。
在互联网传输中,大量的数据需要在用户和服务器之间进行传输,为了保护数据的安全性,对称密钥密码体制被用来加密数据,确保传输过程中数据不被窃取或篡改。
第九章密码技术9-1 简述对称密钥密码体制、非对称密钥密码体制的第九章密码技术与压缩技术9-1 简述对称密钥密码体制、非对称密钥密码体制的加密原理和各自的特点。
对称密码体制的加密方式可分为:(1)序列密码,。
它的主要原理是:通过有限状态机制产生性能优良的伪随机序列,使用该序列加密信息流,得到密文序列。
(2)分组密码。
分组密码的工作方式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,输出也是固定长度的密文。
其主要特点:加解密双方在加解密过程中要使用完全相同或本质上等同的密钥。
非对称密钥密码体制的加密原理:在加密过程中,密钥被分解为一对。
这对密钥中的任何一把都可作为公开密钥通过非保密方式向他人公开,用于对信息的加密;而另一把则作为则私有密钥进行保存,用于对加密信息的解密。
其特点有:具有较强的保密功能,还克服了密钥发布的问题,并具有鉴别功能。
9-2 为什么说混合加密体制是保证网络上传输信息的安全的一种较好的可行方法,混合加密体制采用公开密钥密码技术在通信双方之间建立连接,包括双方的认证过程以及密钥的交换(传送秘密密钥),在连接建立以后,双有可以使用对称加密技术对实际传输的数据进行加密解密。
这样既解决了密钥分发的困难,又解决了加、解密的速度和效率问题,是目前解决网络上传输信息安全的一种较好的可行方法。
9-3 简述链路加密、节点加密和端对端加密等三种加密方式的特点。
链路加密方式只对通信链路中的数据加密,而不对网络节点内的数据加密。
使用链路加密装置能为链路上的所有报文提供传输服务:即经过一台节点机的所有网络信息传输均需加、解密,每一个经过的节点都必须有加密装置,以便解密、加密报文。
节点加密方式在中间节点里装有用于加、解密的保护装置,即由这个装置来完成一个密钥向另一个密钥的变换。
除了在保护装置里,即使在节点内也不会出现明文。
端对端方式由发送方加密的数据在没有到达最终目的地——接受节点之前不被解密。
加密、解密只是在源节点和目的节点进行。
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与应用方法
对称密码体制是一种常见的加密算法,也被称为私钥密码体制。
它采用相同的密钥用于加密和解密数据。
以下是对称密码体制的一些基本原理和应用方法:
原理
对称密码体制使用相同的密钥对数据进行加密和解密。
加密过程中,明文经过密钥和加密算法处理后变为密文;解密过程中,密文通过相同的密钥和解密算法处理后恢复为明文。
对称密码体制的核心原理是密钥的保密性,只有持有正确密钥的人能够解密获得明文信息。
应用方法
1. 数据加密:对称密码体制可用于保护敏感数据的机密性,例如在传输过程中对数据进行加密,防止未经授权的人员获取敏感信息。
2. 随机数生成:对称密码体制可用于生成高质量的随机数,广泛应用于密码学和计算机安全领域。
3. 认证机制:对称密码体制可以通过消息认证码(MAC)来提供数据完整性和认证机制,例如对数据进行数字签名。
4. 虚拟专用网络(VPN):对称密码体制可以用于建立加密的VPN连接,确保通信的机密性。
5. 文件加密:对称密码体制可用于加密存储在计算机或移动设备上的文件,保护文件的机密性。
6. 数据库加密:对称密码体制可用于加密数据库中的敏感信息,防止非法访问。
总结而言,对称密码体制是一种常见且实用的加密方法,通过使用相同的密钥进行加密和解密,能够保障数据的机密性、完整性和认证性。
它在数据保护、安全通信和信息安全领域发挥着重要作用。