分组密码 4.3 穷举攻击
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密码算法是分组密码算法一、协议方信息1、提供方:____________________________2、使用方:____________________________二、协议背景分组密码算法是将明文数据分成固定长度的组(称为分组),然后对每个分组应用相同的加密或解密操作。
这种算法在现代密码学中具有重要地位,广泛应用于数据加密、身份验证、数字签名等领域。
三、分组密码算法的定义与特点11 定义分组密码算法是一种对称密钥密码算法,它将明文分成固定长度的分组,并对每个分组进行独立的加密或解密操作。
111 分组长度分组的长度通常为 64 位、128 位或 256 位等。
112 密钥长度密钥的长度也有多种选择,常见的有 128 位、192 位和 256 位等。
12 特点分组密码算法具有加密速度快、易于实现硬件加密、安全性高等优点。
121 加密确定性对于相同的明文分组和密钥,加密结果是唯一确定的。
122 扩散与混淆通过扩散和混淆操作,使明文和密文之间的统计关系变得复杂,增加密码分析的难度。
四、常见的分组密码算法21 DES(Data Encryption Standard)是一种早期的分组密码算法,分组长度为 64 位,密钥长度为 56 位。
211 算法原理基于置换和替换操作。
212 安全性分析由于密钥长度较短,安全性相对较低,已逐渐被更安全的算法取代。
22 AES(Advanced Encryption Standard)是目前广泛使用的分组密码算法,分组长度为 128 位,密钥长度可选择 128 位、192 位或 256 位。
221 算法优势具有高效性、安全性和灵活性。
222 应用场景在网络通信、存储加密等领域广泛应用。
五、分组密码算法的工作模式31 电子密码本模式(ECB)将每个明文分组独立加密,相同的明文分组得到相同的密文分组。
311 优点简单、易于实现。
312 缺点可能暴露明文的模式,安全性较低。
第三章习题1简述分组密码算法的基本工作原理。
答分组密码在加密过程中不是将明文按字符逐位加密而是首先要将待加密的明文进行分组每组的长度相同然后对每组明文分别加密得到密文。
分组密码系统采用相同的加密密钥和解密密钥这是对称密码系统的显著特点。
例如将明文分为m块0121mPPPP每个块在密钥作用下执行相同的变换生成m个密文块0121mCCCC每块的大小可以任意长度但通常是每块的大小大于等于64位块大小为1比特位时分组密码就变为序列密码如图是通信双方最常用的分组密码基本通信模型。
加密算法解码算法明文x密文y明文x密钥k密钥kkExykDyxAliceBob不安全信道安全信道密钥k攻击者图分组密码基本通信模型图在图中参与通信的实体有发送方Alice、接收方Bob。
而攻击者是在双方通信中试图攻击发方或者收方信息服务的实体攻击者经常也称为敌人、对手、搭线者、窃听者、入侵者等并且攻击者通常企图扮演合法的发送方或者接收方。
2为了保证分组密码算法的安全对分组密码算法的要求有哪些答为了保证分组密码的安全强度设计分组密码时应遵循如下的基本原则1分组长度足够长防止明文穷举攻击例如DESData Encryption Standard、IDEAInternational Data Encryption Algorithm等分组密码算法分组块大小为64比特在生日攻击下用322组密文破解成功概率为0.5同时要求32152642bitsMB大小的存储空间故在目前环境下采用穷举攻击DES、IDEA等密码算法是不可能而AES明文分组为128比特同样在生日攻击下用642组密文破解成功概率为0.5同时要求存储空间大小为644821282bitsMB采用穷举攻击AES算法在计算上就更不可行。
2 密钥量足够大同时需要尽可能消除弱密钥的使用防止密钥穷举攻击但是由于对称密码体制存在密钥管理问题密钥也不能过大。
3密钥变换足够复杂能抵抗各种已知攻击如差分攻击、线性攻击、边信道攻击等即使得攻击者除了穷举攻击外找不到其它有效攻击方法。
分组密码的攻击方法与实例分析快速发展的网络技术和普及了计算机的应用,已经成为现代社会的重要组成部分。
作为一种必要的措施,用信息安全技术来保护数据和系统安全受到了广泛重视。
其中,分组密码技术作为最常用的信息安全技术,被广泛地应用于网络安全、电子商务安全等领域,已经发展成为重要的数据保密手段和密码技术理论。
但是,无论是在实践中还是在理论中,由于其本身特点,分组密码技术面临着攻击方法,被攻破也是不可避免的。
首先,从定义来看,分组密码技术是通过将明文映射成一组加密码,使攻击者无法推测出原始信息,从而保证信息安全。
分组密码技术也是一种非对称加密,具有无法破解、保护信息安全等特点,可用于文本、图像、视频等的加密。
但由于其易受到统计攻击、差分攻击、伪造攻击等攻击,也严重影响了它的安全性。
首先,统计攻击是一种常见的攻击方法,可以破解分组密码技术。
统计攻击主要是通过分析给定的加密信息,从而推断出明文信息的过程。
统计攻击的执行者可以分析出加密信息中的特征,并与明文信息的特征做比较,从而推测出明文信息,实现对分组密码的破解。
其次,差分攻击也是分组密码的一种常见的攻击方法,原理是分析两个相邻密文的差分,以便破解给定的分组密码。
基本原理是:分析两个相邻的分组密文差分,推断出加密时所用的密钥流,从而实现对分组密码的破解。
此外,伪造攻击也是一种令人担忧的攻击方式,采用伪造攻击可以对分组密码产生威胁。
原理是:它可以将一个未经授权的加密信息伪装成一个由攻击者自己授权的消息,从而冒充有权用户拥有一个非法的加密信息。
伪造攻击可用于破解分组密码,实现对分组密码的攻击。
最后,编码攻击是指破解分组密码的攻击方式,它是通过攻破分组密码算法所实现的。
它在给定密钥的情况下,可以解密出明文信息,也可以破解出密钥结构,从而破解出分组密码。
以上三种攻击方式都可以对分组密码技术实施攻击,从而使信息安全受到威胁。
由此可见,尽管分组密码技术在信息安全方面有许多优势,但也必须对其进行有效的防范和攻击,才能使其真正成为信息安全的一大助力。
第一章 基本概念1. 密钥体制组成部分:明文空间,密文空间,密钥空间,加密算法,解密算法2、一个好密钥体制至少应满足的两个条件:(1)已知明文和加密密钥计算密文容易;在已知密文和解密密钥计算明文容易;(2)在不知解密密钥的情况下,不可能由密文c 推知明文3、密码分析者攻击密码体制的主要方法:(1)穷举攻击(解决方法:增大密钥量)(2)统计分析攻击(解决方法:使明文的统计特性与密文的统计特性不一样)(3)解密变换攻击(解决方法:选用足够复杂的加密算法)4、四种常见攻击(1)唯密文攻击:仅知道一些密文(2)已知明文攻击:知道一些密文和相应的明文(3)选择明文攻击:密码分析者可以选择一些明文并得到相应的密文(4)选择密文攻击:密码分析者可以选择一些密文,并得到相应的明文【注:✍以上攻击都建立在已知算法的基础之上;✍以上攻击器攻击强度依次增加;✍密码体制的安全性取决于选用的密钥的安全性】第二章 古典密码(一)单表古典密码1、定义:明文字母对应的密文字母在密文中保持不变2、基本加密运算设q 是一个正整数,}1),gcd(|{};1,...,2,1,0{*=∈=-=q k Z k Z q Z q q q(1)加法密码✍加密算法:κκ∈∈===k X m Z Z Y X q q ;,;对任意,密文为:q k m m E c k m od )()(+== ✍密钥量:q(2)乘法密码✍加密算法:κκ∈∈===k X m Z Z Y X q q ;,;*对任意,密文为:q km m E c k m od )(==✍解密算法:q c k c D m k mod )(1-==✍密钥量:)(q ϕ(3)仿射密码✍加密算法:κκ∈=∈∈∈===),(;},,|),{(;21*2121k k k X m Z k Z k k k Z Y X q q q 对任意;密文✍解密算法:q k c k c D m k mod )()(112-==- ✍密钥量:)(q q ϕ(4)置换密码✍加密算法:κσκ∈=∈==k X m Z Z Y X q q ;,;对任意上的全体置换的集合为,密文✍密钥量:!q ✍仿射密码是置换密码的特例3.几种典型的单表古典密码体制(1)Caeser 体制:密钥k=3(2)标准字头密码体制:4.单表古典密码的统计分析(1)26个英文字母出现的频率如下:频率 约为0.12 0.06到0.09之间 约为0.04 约0.015到0.028之间小于0.01 字母 e t,a,o,i.n,s,h,r d,l c,u,m,w,f,g,y,p,b v,k,j,x,q ,z【注:出现频率最高的双字母:th ;出现频率最高的三字母:the 】(二)多表古典密码1.定义:明文中不同位置的同一明文字母在密文中对应的密文字母不同2.基本加密运算(1)简单加法密码✍加密算法:κκ∈=∈====),...,(,),...,(,,11n n n n q n q n n k k k X m m m Z Z Y X 对任意设,密文:✍密钥量:n q(2)简单乘法密码✍密钥量:n q )(ϕ1.简单仿射密码✍密钥量:n n q q )(ϕ2.简单置换密码✍密钥量:n q )!((3)换位密码✍密钥量:!n(4)广义置换密码✍密钥量:)!(n q(5)广义仿射密码✍密钥量:n n r q3.几种典型的多表古典密码体制(1)Playfair 体制:✍密钥为一个5X5的矩阵✍加密步骤:a.在适当位置闯入一些特定字母,譬如q,使得明文字母串的长度为偶数,并且将明文字母串按两个字母一组进行分组,每组中的两个字母不同。
分组密码分组密码概述所谓分组密码,简单地说就是对明⽂进⾏分组,每组的长度都相同,然后对每组明⽂使⽤密钥进⾏加密得密⽂,解密即对每组明⽂使⽤密钥进⾏解密得到明⽂。
通常情况是明⽂、密⽂等长。
(好处是处理速度快,节约了存储,避免了浪费带宽.)1. 定义分组密码包含5个部分{M,C,K,E,D},M=F(2,n)明⽂空间K=F(2,k)密钥空间C=F(2,n)密⽂空间E加密变换;D解密变换明⽂m1m2……mn通过密钥k加密算法得到密⽂c1c2……cn分组密码是⼀种映射:E:M*K->CD:C*K->M注:分组密码实际上是{0,1,2,……,2^n-1}到其⾃⾝的⼀⼀映射,密钥k不同映射不同。
2. 基本要求分组长度⾜够长(防⽌明⽂穷举攻击)密钥长度⾜够长(防⽌密钥穷举攻击)加解密算法要⾜够复杂(能抗击各种已知攻击)3. 分组密码的原则为有效抵抗对密码体质的通知分析,⾹农提出了两个原则:扩展原则和混乱原则。
扩散:指每1bit明⽂的变化尽可能多地影响密⽂序列的bit,以隐蔽明⽂的统计特性,防⽌对密钥进⾏逐段攻击破译;混乱:指加密变换过程中明⽂、密钥以及密⽂之间的关系尽可能的复杂,以防⽌破译者采⽤统计分析⽅法进⾏攻击。
4. 分组密码的结构(SP⽹络)需求分析:⼀个分组密码既要难于分析(复杂),⼜要易于实现(简单),迭代密码可克服这⼀对⽭盾。
其加密变换⼀般采取如下结构:由⼀个简单的函数F(易于实现)迭代若⼲次⽽形成。
其中Yi-1是第i轮迭代的输⼊,Yi是第i轮的输出,Zi由密钥k导出,这类密码即迭代密码。
如DES是16轮迭代密码,多次迭代可实现必要的混乱与扩散。
F函数采⽤代换置换结构,置换由P盒实现,起扩散作⽤,代换可提供混淆作⽤,其中代换被精⼼设计且起关键作⽤,⼈们常称其为“⿊盒⼦”。
SP结构具有雪崩效应,雪崩效应指输⼊(明⽂或密钥)即使只有很⼩的变化,也会导致输出(密⽂)产⽣巨⼤的变化。
分组密码的攻击方法与实例分析分组密码是现代信息安全的重要实施技术,用于保证信息的安全性和被动安全性,因此,保护分组密码不受攻击,破解或偷取分组密码密钥是信息安全领域研究者最关注的热点话题之一。
本文将介绍分组密码的攻击方法和实例分析,并讨论如何实施安全的分组密码系统。
一、分组密码的攻击方法1.暴力攻击暴力攻击是最基本的攻击方法,介绍这种攻击方法,指尝试在有限时间内尝试最大次数,以便尝试破译密钥。
穷举攻击是最基本的暴力攻击方法,它尝试穷举出所有可能的密钥,以尝试破译分组密码。
但是,由于密钥空间太大,它很难被成功完成。
2.钥分析攻击密钥分析攻击是破解密码最常用的方法,攻击者尝试分析分组密码发送出的密文的特性,以便确定密钥的空间。
这类攻击的典型例子是Cascade Attack即攻击者尝试分析发送的每组密文,识别其结构和特征,计算出可能的密钥空间,然后在此空间内进行穷举搜索。
3.钥推理攻击密钥推理攻击是通过分析所发送的密文产生可能的密钥选项,而不是穷举搜索。
攻击者通过计算出可能的密钥空间并根据发送的密文,以便计算出概率最高的密钥或尝试确定最可能的密钥。
4.控攻击键控攻击是攻击者尝试利用他们获得的统计信息来攻击分组密码系统。
它利用发送的密文来推断发送者使用的密钥,并利用这些密钥来解密未来的密文。
二、实例分析1.举攻击穷举攻击是最常用的攻击方法,一种典型的穷举攻击是集群计算,在这种情况下,攻击者可以使用一个庞大的计算机集群,共同计算出可能的密钥,以进行穷举攻击。
2.钥分析攻击密钥分析攻击是一种攻击方法,其目的是根据发送的密文的特性来对密钥的空间进行分析,以尝试确定可能的密钥。
一个典型的例子是基于位统计的攻击,它使用发送的密文的位统计特性来计算出可能的密钥。
3.钥推理攻击密钥推理攻击是根据发送的密文来推断可能的密钥空间,而不是穷举搜索。
典型的实例是攻击者使用发送的密文来推断发送者使用的密钥,后者使用这些密钥来解密未来的密文。
分组密码以及安全性研究1引言分组密码是对称密码学的一个重要分支,在信息安全领域发挥着极其重要的作用,其研究的主要内容包括分组密码的设计和分析这两个既相互对立又相互统一的方面。
一方面,针对已有的密码分析手段,密码设计者总希望设计出可以抵抗所有已知攻击的密码算法;另一方面,对已有的密码算法,密码分析者总希望可以找到算法的某些安全缺陷。
这两方面的研究共同推进了分组密码理论的发展。
2 分组密码2.1概念分组密码是将明文消息编码表示后的数字(简称明文数字)序列,划分成长度为n的组(可看成长度为n的矢量),每组分别在密钥的控制下变换成等长的输出数字(简称密文数字)序列。
分组密码的研究包括三方面:分组密码的设计原理,分组密码的安全性分析和分组密码的统计性能测试。
2.2内容目前对分组密码安全性的讨论主要包括差分密码分析、线性密码分析和强力攻击等。
从理论上讲,差分密码分析和线性密码分析是目前攻击分组密码的最有效的方法,而从实际上说,强力攻击是攻击分组密码最可靠的方法。
到目前为止,已有大量文献讨论各种分组密码的安全性。
与序列密码每次加密处理数据流的一位或一个字节不同,分组密码处理的单位是一组明文,即将明文消息编码后的数字序列m0,m1,m2,…,mi划分成长为L位的组m=(m0,m1,m2,…,mL-1),各个长为L的分组分别在密钥k=(k0,k1,k2,…,kt-1)(密钥长为t)的控制下变换成与明文组等长的一组密文输出数字序列c=(c0,c1,c2,…,cL-1)。
L通常为64或128。
设明文m与密文c均为二进制0、1数字序列,它们的每一个分量mi,ciεDF(2)(i=0,1,2,…,n-1),则明文空间为{0,1,…,2n-1},密文空间也为0,1,…,2n-1},分组密码是由密钥k=(k0,k1,k2,…,kt-1)确定的一个一一映射,也就是空间{0,1,…,2n-1},到自身的一个置换F,由于置换F是由密钥k所确定,一般地,我们把这个置换表示为C=Fk(m)。
期末复习提纲– 信息安全技术一、概述1. 安全基本目标有哪些?其含义分别是什么?答:保密性:对信息的访问和公开进行授权限制,包括保护个人隐私和秘密信息。
保密性缺失的定义是信息的非授权泄露;(数据保密性:确保隐私或者秘密信息不向非授权者泄露,也不被非授权者使用。
隐私性:确保个人能够控制或确定与其自身相关的哪些信息是可以被收集、被保存的、这些信息可以被谁公开以及向谁公开。
)完整性:防止对信息的不恰当修改或破坏,包括信息的不可否认性和真实性。
完整性缺失的定义是对信息的非授权修改和毁坏。
(数据完整性:确保信息和程序只能以特定和授权的方式进行改变。
系统完整性:确保系统以一种正常的方式来执行预定的功能,免于有意或者无意的非授权操纵。
)可用性:确保对信息的及时和可靠的访问和使用。
可用性的缺失是对信息和信息系统访问和使用的终端确保系统能工作迅速,对授权用户不能拒绝服务。
真实性、认证/鉴别(Authentication)认证就是确认实体是它所声明的。
适用于用户、进程、系统、信息等可追溯性、审计(Accountability)确保实体的行为可以唯一追溯到该实体不可否认性(Non-repudiation )要求无论发送方还是接收方都不能抵赖所进行的传输关键目标(CIA):保密性、完整性、可用性。
2. OSI安全框架定义了哪三个方面?其中安全攻击被分成哪两个类别,有什么特点?分别有哪些实例?答:(1)OSI安全框架定义了:安全攻击、安全机制、安全服务三方面。
安全攻击:任何危及信息系统安全的行为安全机制:用来检测、组织攻击或者从攻击状态恢复到正常状态的过程(实现该过程的设备)安全服务:加强数据处理系统和信息传输的安全性的一种处理过程或通信服务。
其目的在于利用一种或多种安全机制进行反击。
(2)安全攻击被分为主动攻击和被动攻击。
主动攻击:包括对数据进行修改和伪造数据流。
可分为四类:伪装、重播、消息修改、拒绝服务。
(2.1)伪装:指某实体假装别的实体,伪装攻击还包含其他形式的主动攻击。
网络信息安全技术概论第三版答案第一章概论1、谈谈你对信息的理解.答:信息是事物运动的状态和状态变化的方式。
2、什么是信息技术?答:笼统地说,信息技术是能够延长或扩展人的信息能力的手段和方法。
本书中,信息技术是指在计算机和通信技术支持下,用以获取、加工、存储、变换、显示和传输文字、数值、图像、视频、音频以及语音信息,并且包括提供设备和信息服务两大方面的方法与设备的总称。
也有人认为信息技术简单地说就是3C:Computer+Communication+Control。
3、信息安全的基本属性主要表现在哪几个方面?答:(1)完整性(Integrity)(2)保密性(Confidentiality)(3)可用性(Availability)(4)不可否认性(Non-repudiation)(5)可控性(Controllability)4、信息安全的威胁主要有哪些?答:(1)信息泄露(2)破坏信息的完整性(3)拒绝服务(4)非法使用(非授权访问)(5)窃听(6)业务流分析(7)假冒(8)旁路控制(9)授权侵犯(10)特洛伊木马(11)陷阱门(12)抵赖(13)重放(14)计算机病毒(15)人员不慎(16)媒体废弃(17)物理侵入(18)窃取(19)业务欺骗等5、怎样实现信息安全?答:信息安全主要通过以下三个方面:A 信息安全技术:信息加密、数字签名、数据完整性、身份鉴别、访问控制、安全数据库、网络控制技术、反病毒技术、安全审计、业务填充、路由控制机制、公证机制等;B 信息安全管理:安全管理是信息安全中具有能动性的组成部分。
大多数安全事件和安全隐患的发生,并非完全是技术上的原因,而往往是由于管理不善而造成的。
安全管理包括:人事管理、设备管理、场地管理、存储媒体管理、软件管理、网络管理、密码和密钥管理等。
C 信息安全相关的法律。
法律可以使人们了解在信息安全的管理和应用中什么是违法行为,自觉遵守法律而不进行违法活动。