网络安全-03分组密码与数据加密标准

《密码学与信息安全》复习提纲第1章引言安全攻击的两种类型。

被动攻击的概念。

主动攻击的概念。

常见的被动攻击和主动攻击各有哪些？安全服务包括哪些类型？安全机制分为特定安全机制和普遍的安全机制。

常见的特定安全机制主要有哪些？第2章传统加密技术对称加密方案的5个基本成分。

密码编码学系统对明文的处理方法。

攻击传统的密码体制的两种一般方法。

基于密码分析者知道信息的多少而产生的密码攻击的几种类型。

无条件安全的概念。

计算上安全的概念。

传统对称密码使用的两种技术。

单表代换密码的加密过程。

对单表代换密码的统计学攻击过程。

Playfair密码中密钥矩阵的构成方法。

Playfair密码的加密和解密过程。

Hill密码的加密和解密过程。

一次一密的概念。

实现一次一密的两个基本难点。

置换技术的概念。

转轮机的基本原理。

第3章分组密码和数据加密标准流密码与分组密码的区别。

乘积密码的概念。

混淆和扩散的概念及区别。

Feistel密码的典型结构。

其具体实现依赖于哪些参数？Feistel密码加密过程和解密过程的异同点。

数据加密标准DES的加密过程。

DES密钥的产生过程。

两种重要的密码分析方法：差分分析和线性分析。

Feistel密码的强度来自于三个方面：迭代轮数、轮函数、密钥扩展算法。

轮函数的三个设计标准：非线性、严格雪崩效应、位独立。

第5章高级加密标准三重DES的优缺点。

计时攻击和能量分析攻击的概念。

AES轮函数由四个不同的阶段组成：字节代换、行移位、列混淆、轮密钥加。

高级加密标准AES的加密过程。

AES密钥的产生过程。

第6章对称密码的其他内容多重加密的概念。

对称密码有5种标准的工作模式：电子密码本、密文分组链接、密文反馈、输出反馈、计数器模式。

对双重DES进行中间相遇攻击的过程。

密文分组链接模式（CBC）对明文的处理过程。

密文反馈模式和输出反馈模式的区别。

设计流密码需要考虑的三个主要因素。

流密码RC4的密钥流产生过程。

密文窃取模式（CTS）对明文的处理过程。

数据加密标准（DES）数据加密标准（DES）概述DES（Data Encryption Standard）是由1971年IBM公司设计出的⼀个加密算法，1977年经美国国家标准局（ＮＢＳ）采⽤作为联邦标准之后，已成为⾦融界及其它各种民间⾏业最⼴泛应⽤的对称密码系统，是第⼀个被公布出来的标准算法。

四⼗年来，尽管计算机硬件及破解技术的发展⽇新⽉异，但对ＤＥＳ的攻击也仅仅做到了“质疑”的地步，其主要缺点之⼀是密钥太短，若能⽤ＤＥＳ改进算法加长密钥长度，仍不失为⼀个安全的密码系统。

DES结构明⽂m 置换IP m0=L0UR0 密钥源K1 L1UR1 密钥源K2 L2UR2 ……密钥源K16 L16UR16 得到R16UL16 逆置换IP^-1 得到密⽂CＤＥＳ是⼀个对称密码体制，加解密使⽤同⼀密钥，密钥、明⽂、密⽂长度均为６４ｂｉｔ。

解密过程为输⼊密⽂Ｃ并反序输⼊⼦密钥K16,K15,...,K1，最后输出的即明⽂ｍ。

DES详细结构图置换IP和逆置换IP^-1置换IP和逆置换IP-1没有密码学意义，X与IP(X)（或Y与IP-1 (Y)）的⼀⼀对应关系是已知的，置换的⽬的是打乱原来输⼊X的ASII码字的前后关系。

1. 置换IP置换IP表中的位序号特征为：64位按照8⾏8列排列，最右边⼀列按照1、3、5、7排列，往左边各列的位序号依次为其右边⼀列各位序号加8.2. 逆置换IP^-1逆置换IP^-1是置换IP的逆过程，表中位序号特征，64位按照8⾏8列排列，左边第⼆列按8、7、6、5、4、3、2、1次序排列，往右边隔⼀序号是当前列序号加8，认为最右边⼀列的隔⼀列为最左边⼀列。

F函数DES的⼀轮迭代过程见下图，其中的F函数由3部分组成：扩展置换(E盒)⾮线性代换(S盒)线性置换(P盒)substitute：代换permute：置换expand：扩展1. 扩展置换扩展置换⼜称E盒，将32别输⼊扩展为48bit输出。

网络安全防护的数据加密与解密方法随着互联网的发展，网络安全问题变得越来越重要。

对于用户来说，个人隐私信息、账号密码等重要数据需要得到保护。

而对于企业来说，商业机密、用户数据等也需要进行安全保护。

在网络安全领域中，数据加密与解密是最基础也是最重要的技术手段之一。

本文将介绍常见的数据加密与解密方法，包括对称加密算法、非对称加密算法以及哈希算法。

一、对称加密算法对称加密算法又称为私钥加密算法，它使用同一个密钥进行数据的加密和解密。

在发送方和接收方之间，需要事先协商好密钥，并确保密钥的安全性。

常见的对称加密算法有DES、3DES、AES等。

以AES（Advanced Encryption Standard）算法为例，它是目前最常用的对称加密算法之一。

AES算法采用分组密码的方式，将明文数据分成固定长度的数据块，然后对每个数据块进行加密。

解密时也采用相同的密钥对密文数据进行解密，恢复成明文数据。

由于AES算法具有高效性、安全性好等优点，广泛应用于各个领域。

二、非对称加密算法非对称加密算法又称为公钥加密算法，它使用一对密钥进行数据的加密和解密。

这对密钥分为公钥和私钥，公钥可以公开给任何人使用，私钥则必须保密。

发送方使用接收方的公钥进行加密，接收方使用自己的私钥进行解密。

常见的非对称加密算法有RSA、DSA等。

以RSA（Rivest-Shamir-Adleman）算法为例，它是最早应用广泛的非对称加密算法之一。

RSA算法通过两个大素数的乘积作为公开的密钥，而私钥则是由这两个大素数的因子组成。

在加密过程中，发送方使用接收方的公钥进行加密。

接收方使用自己的私钥进行解密，恢复成明文数据。

非对称加密算法相比对称加密算法更安全，但是由于其计算复杂度较高，加密解密效率低，因此通常用于安全协商、密钥交换等场景。

三、哈希算法哈希算法又称为摘要算法，它可以将任意长度的数据转换为固定长度的摘要信息。

哈希算法最重要的特点是无法从摘要信息推算出原始数据，同时对于原始数据的任何改动都会导致摘要信息的变化。

第一章二填空题1 网络系统的(）性是指保证网络系统不因素的影响而中断正常工作.可靠性2 数据的（)性是指在保证软件和数据完整性的同时，还要能使其被正常利用和操作。

可用性3 网络攻击主要有（）攻击和（)攻击两大类。

被动、主动4 网络威胁主要来自认为影响和外部（)的影响，它们包括对网络设备的威胁和对（）的威胁. 自然环境、网络中信息5 被动攻击的特点是偷听或监视传送，其墓地是获得(）.信息内容或信息的长度、传输频率等特征6 某些人或者某些组织想方设法利用网络系统来获取相应领域的敏感信息,这种威胁属于()威胁.故意7 软、硬件的机能失常、认为误操作、管理不善而引起的威胁属于(）威胁。

无意8 使用特殊级数对系统进行攻击，以便得到有针对性的信息就是一种（）攻击。

主动9 数据恢复操作的种类有（）、（）和重定向恢复。

全盘恢复、个别文件恢复三选择题1 入侵者通过观察网络线路上的信息,而不干扰信息的正常流动，如搭线窃听或非授权地阅读信息，这事属于(）.AA 被动攻击B 主动攻击C 无意威胁D 系统缺陷2 入侵者对传书中的信息或者存储的信息进行各种非法处理,如有选择地个该、插入、延迟、删除或者复制这些信息，这是属于（).BA 无意威胁B 主动攻击C 系统缺陷D 漏洞威胁3 入侵者利用操作系统存在的后门进入系统进行非法操作，这样的威胁属于（）A 被动攻击B 无意威胁C 系统缺陷D窃取威胁 C4 软件错误、文件损坏、数据交换错误、操作系统错误等是影响数据完整性的(）原因。

BA 人为因素B 软件和数据故障C 硬件故障D 网络故障5 磁盘故障、I/O控制器故障、电源故障、存储器故障、芯片和主板故障是影响数据完整性的(）原因。

DA 人为因素B 软件故障C网络故障 D 硬件故障6 属于通信系统与通信协议的脆弱性的是（)。

CA 介质的剩磁效应B 硬件和软件故障C TCP/IP漏洞D 数据库分级管理7 属于计算机系统本身的脆弱性的是(）AA 硬件和软件故障B 介质的剩磁效应C TCP/IP漏洞D 数据库分级管理8 网络系统面临的威胁主要是来自(1）()影响,这些威胁大致可分为(2)（）两大类。

信息安全(分组密码的原理
分组密码是密码学中的一种加密方式，它的基本原理是将明文分成固定长度的分组，然后对每个分组独立进行加密，生成对应的密文分组。

下面是分组密码的一些基本原理：
1. 分组长度：分组密码的分组长度是固定的，且足够大以防止可能的攻击。

常见的分组长度有64位、128位等。

2. 密钥：分组密码使用一个密钥进行加密和解密。

密钥的长度与分组长度有关，例如，如果分组长度为128位，那么密钥长度也应该是128位。

3. 加密过程：加密过程是将明文分成固定长度的分组，然后对每个分组独立进行加密。

常见的加密算法有AES（高级加密标准）、DES（数据加密标准）等。

4. 混淆与扩散：分组密码的设计原理包括混淆和扩散。

混淆是使密文和明文之间的关系尽可能复杂，以防止攻击者通过分析密文推断出明文。

扩散则是将明文中比特的变化尽可能多地传播到密文中，以防止明文的统计特性被攻击者利用。

5. 可逆性：加密和解密过程应该是可逆的，即从密文可以还原出明文。

这要求加密算法的设计必须精确，以确保在解密时能够正确地恢复出原始数据。

总的来说，分组密码是一种将明文分成固定长度的分组，然后对每个分组独立进行加密的加密方式。

它的设计原理包括混淆、扩散和可逆性，以确保数据的安全性。

第3章分密组密码算法DES教学内容要点：（2课时）1.分组加密 (4)2.Feistel(费斯妥)分组密码 (6)3.数据加密标准（DES）的历史 (15)4.DES算法的入口参数 (18)5.DES算法加密过程 (19)6.变换密钥 (25)7.处理64位的数据 .............................................. 31 8. 轮函数Round 说明111(,,)(,);015i i i i i Round L R k L R i +++=从到 (37)9. DES 算法的解密过程 (45)10. 雪崩效应 (46)11. DES 算法的强度（安全性）争议 (48)12. 对密钥长度的攻击 (48)13. DES 的未来 (52)14.差分分析方法和线性分析方法（提及） (53)15.作业 (54)16.课后资料 (56)说明：1.分组加密“分组加密(block cipher)：一次处理固定比特长度的分组，每次处理都有复杂的数据处理过程。

现代常规分组加密算法有：1. DES2. IDEA3. RC54. RC65. AES在近代密码史上，典型的影响相当大的分组密码算法是DES算法，它们和所有早已退出的算法由于安全与强度的原因已近退出历史舞台，但它们曾做出了重要贡献，对它们的学习对后面算法的理解和密码算法的发展及其理由有积极意义。

本章将详解DES和略解其它分组算法。

现在来看看现代分组密码，其中一个最广泛使用的加密算法提供保密/认证服务（基于密码的消息验证码：确保消息未被改动），重点DES （数据加密标准）；分组密码一直得以广泛使用的理由在于：它处理速度很快，且安全性高。

学习目的此外也在于以DES为例来说明让大家了解现代分组密码的设计原则。

分组密码以固定长度的分组来处理模块，每个然后加/解密；像在一个非常大的字符集合上进行替代运算。

64位或更长;2.Feistel(费斯妥)分组密码许多对称的分组加密算法，都是基于结构称为Feistel分组密码，如：IBM的LUCIFER卖给英国公司Lloyd公司的现金发放卡上；此外DES算法。

数据加密标准规范数据加密是当今信息安全领域的关键技术之一。

为了保护敏感数据免受未经授权的访问和窃取，各行业都制定了数据加密的标准规范。

本文将介绍常见的数据加密标准规范及其应用。

一、对称加密标准对称加密算法即加密和解密使用相同的密钥，是目前应用最广泛的加密方法之一。

以下是几个常见的对称加密标准规范：1.1 DES（Data Encryption Standard）DES是一种使用56位密钥的块密码算法。

它将64位的明文分为16个长度为4位的子块，经过16轮迭代加密后输出64位的密文。

DES标准规范了密钥生成、加密和解密的过程，确保了数据的机密性和完整性。

1.2 AES（Advanced Encryption Standard）AES是一种对称加密标准，采用128位密钥，支持128位、192位和256位的数据块加密。

AES的设计目标是既能够在硬件上高效实现，又能够在软件上高效实现。

它提供了更高的安全性和更快的加解密速度，成为目前最常用的对称加密算法之一。

1.3 RC4（Rivest Cipher 4）RC4是一种流密码算法，适用于多种应用场景。

它使用变长的密钥，并以字节为单位对数据进行加密。

RC4的设计简洁高效，被广泛应用于无线通信、SSL/TLS等领域。

二、非对称加密标准非对称加密算法使用一对密钥（公钥和私钥）进行加密和解密，其中公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。

以下是几个常见的非对称加密标准规范：2.1 RSA（Rivest-Shamir-Adleman）RSA是一种基于大素数分解的非对称加密算法。

它通过生成公钥和私钥，实现了数据的机密性和身份验证。

RSA被广泛应用于数字签名、密钥交换等领域，是互联网常用的加密算法之一。

2.2 ECC（Elliptic Curve Cryptography）ECC是一种基于椭圆曲线的非对称加密算法。

相比于RSA，ECC使用更短的密钥长度，提供了相同的安全性。

ECC适用于资源受限的设备，如智能卡和移动设备。

网络安全中的数据加密与解密技术分析与研究在当今数字化的时代，网络已经成为了人们生活和工作中不可或缺的一部分。

我们通过网络进行交流、购物、办公等各种活动，同时也在网络上存储和传输着大量的敏感信息，如个人身份信息、财务数据、商业机密等。

然而，网络环境并非绝对安全，存在着各种潜在的威胁，如黑客攻击、数据泄露、恶意软件等。

为了保护这些敏感信息的安全，数据加密与解密技术应运而生。

数据加密是将明文（原始的、未加密的数据）转换为密文（经过加密处理后难以理解的数据）的过程，只有拥有正确的解密密钥才能将密文还原为明文。

这就像是给我们的宝贵信息上了一把锁，只有持有正确钥匙的人才能打开它。

而解密则是加密的逆过程，将密文转换回明文，以便合法的用户能够读取和使用这些信息。

常见的数据加密算法可以分为对称加密算法和非对称加密算法两大类。

对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密。

这类算法的优点是加密和解密速度快，效率高，适用于大量数据的加密处理。

常见的对称加密算法有 AES（高级加密标准）、DES（数据加密标准）等。

以AES 为例，它采用分组密码的方式，将明文分成固定长度的分组，然后对每个分组进行加密操作。

在实际应用中，如果双方需要进行安全通信，他们需要事先共享这个密钥，然后使用该密钥对传输的数据进行加密和解密。

然而，对称加密算法的密钥管理是一个难题，如果密钥在传输过程中被窃取，那么加密的数据就会面临泄露的风险。

非对称加密算法则使用一对密钥，即公钥和私钥。

公钥可以公开，用于加密数据；私钥则必须保密，用于解密数据。

常见的非对称加密算法有 RSA、ECC（椭圆曲线加密算法）等。

例如，当 A 要向 B 发送消息时，B 先将自己的公钥公布给 A，A 使用 B 的公钥对消息进行加密，然后将密文发送给 B，B 再使用自己的私钥对密文进行解密。

非对称加密算法解决了对称加密算法中密钥传输的安全问题，但由于其加密和解密的计算量较大，速度相对较慢，通常用于加密少量的关键数据，如对称加密算法的密钥。

一、分组密码算法的要求分组密码算法是一种广泛应用于数据加密和保护的密码算法，其要求具有以下特点：1. 安全性：分组密码算法需要保证加密后的数据在没有密钥的情况下不容易被解密，即具有高度的安全性，能够抵御各种攻击手段。

2. 效率：除了安全性之外，分组密码算法在加密和解密过程中需要具有较高的运算效率，不会过多消耗计算资源。

3. 可逆性：加密后的数据需要能够通过相应的密钥进行解密，还原原始的明文数据。

4. 弹性：分组密码算法需要能够根据不同的应用场景和需求，灵活地使用不同的密钥长度和数据块大小。

5. 抗攻击能力：分组密码算法需要能够抵御不同类型的攻击，如差分攻击、线性攻击、差分攻击等。

二、采用的方法为了满足上述要求，分组密码算法采用了以下方法来保证安全性和效率：1. 替代与置换：分组密码算法中常常采用替代与置换的方法，通过将明文数据进行替代和置换，从而混淆数据的结构，在密文中隐藏原始信息。

2. 数据扩散：通过多轮的置换和替代操作，将明文数据扩散到密文的不同位置，增加了攻击者破解的难度。

3. 密钥调度：分组密码算法通过密钥调度算法，将密钥的信息混淆、扩散到整个加密过程，增加了密码算法的强度。

4. 轮函数：分组密码算法通常采用多轮加密的方式，每一轮通过不同的轮函数进行替代、置换和扩散操作，增加了密码算法的复杂度和混淆程度。

5. 非线性变换：在分组密码算法中，使用非线性函数进行变换操作，增加了密码算法的复杂性和难度，提高了安全性。

分组密码算法在满足安全性、效率、可逆性、弹性和抗攻击能力等要求的基础上，采用替代与置换、数据扩散、密钥调度、轮函数和非线性变换等方法来保证加密过程的安全性和有效性。

随着密码学和计算机技术的不断发展，分组密码算法也在不断完善和改进，以适应不同的应用需求和安全标准。

分组密码算法是数据加密领域的一个非常重要的分支，它是许多安全通信协议和系统中必不可少的核心部分。

而实现一个安全可靠的分组密码算法并不是一件容易的事情，它需要满足一系列严格的要求和采用一系列复杂的方法。