asec-t07a-entropy-random-numbers-and-keys-whats-good-enough_v2

通信网安全理论
IPSec：AH&ESP
Contents
IPSec协议的引入
IPSec的体系结构
AH-认证头标 ESP-封装安全有效载荷
AH&ESP在IP通信中的应用
IPSec协议的引入
IPSec全称为Internet Protocol Security，是由 互联网标准化组织 IETF 定义的安全标准框架，用以 提供公用和专用网络的端对端加密和验证服务。
ESP的工作原理
ESP的工作原理是在每一个数据包的标准IP包头后 面添加一个ESP报文头，并在数据包后面追加一个ESP 尾。与AH协议不同的是，ESP将需要保护的用户数据进 行加密后再封装到IP包中，以保证数据的机密性。
认证范围 ESP净荷 IP头标 ESP头标 TCP/UDP头标 净荷 （用户数据） 加密范围 SPI[安全参数索引（32比特）] 序列号（32比特） 净荷数据（变长） ESP尾标 ESP （认证数据）
– 若IP分组采用了分片处理，要等 到所有分片到齐后重组 – 使用IP分组头中的SPI、目的IP 地址以及IPSec协议在进入的SA 数据库中查找SA，如果查找失 败，则抛弃该分组，并记录事件。 – 使用已查到的SA进行IPSec处理。 – 使用分组中的选择符查找一条域 选择符匹配的策略，检查策略是 否相符 – 检查序列号，确定是否为重放分 组， – 使用SA指定的MAC算法计算 ICV，与认证数据域中的ICV比 较，如果两值不同，则抛弃分组
Security Protocol Layers
Application Email - S/MIME Application Presentation Presentation
Session
SSL

Computer Science and Application 计算机科学与应用, 2022, 12(5), 1389-1397Published Online May 2022 in Hans. /journal/csahttps:///10.12677/csa.2022.125138基于FPGA的AES加密算法优化设计刘政文，赵曙光东华大学信息科学与技术学院，上海收稿日期：2022年4月26日；录用日期：2022年5月24日；发布日期：2022年5月31日摘要现如今随着网络技术的不断发展，网络设备的数据处理速度变得越来越快，与此同时，信息安全相关的问题也逐渐显现了出来。

针对高速网络信息的报文加密的优化问题，提出了一种AES加密的优化方法。

通过对明文的识别、分组加密和替换，有效地隐藏了明文序列，提高了网络报文的保密性和安全性。

经测试，优化后的AES加密算法可以正确有效地完成高速网络报文的加解密部分的工作。

关键词FPGA，AES加密算法，信息安全Optimization Design of AES EncryptionAlgorithm Based on FPGAZhengwen Liu, Shuguang ZhaoCollege of Information Science and Technology, Donghua University, ShanghaiReceived: Apr. 26th, 2022; accepted: May 24th, 2022; published: May 31st, 2022AbstractNowadays, with the continuous development of network technology, the data processing speed of network equipment is becoming faster and faster. At the same time, the problems related to in-formation security have gradually emerged. Aiming at the optimization problem of packet encryp-tion in high-speed network, an optimization method of AES encryption is proposed. Plaintext identification, packet encryption and replacement can effectively hide plaintext sequence and im-prove the confidentiality and security of network messages. After testing, the optimized AES en-cryption algorithm can correctly and effectively complete the encryption and decryption of high-speed network packets.刘政文，赵曙光KeywordsFPGA, AES Encryption Algorithm, Information SecurityCopyright © 2022 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言目前计算机技术与网络技术都在迅猛地发展，网络数据的交互也日趋频繁与复杂。

Abstract: ZUC algorithm design team proposed the ZUC-256 stream cipher algorithm to meet the requirements in the upcoming 5G technology and post quantum cryptography. The ZUC-256 algorithm is an upgraded version of ZUC-128, and the latter is the core of EEA3 encryption algorithm and EIA3 integrity algorithm in 3GPP. To apply ZUC-256 widely on various platforms and environments, having efficient and stable implementations on both software and hardware is a precondition, which means that the fast software implementation of ZUC-256 is of great importance. This paper explores the software implementation optimizations of ZUC-256 stream cipher for x86 processors. The software implementation of ZUC-256 encryption algorithm is optimized using Single Instruction Multiple Data (SIMD), and the software implementation optimization of MAC algorithm is proposed. Using the proposed optimization techniques, this paper obtains a software performance speed up to 21 Gbps with 16 keys or 16 initial values input for Intel Xeon Gold 6128 processor, which exceeds the downlink speed requirement in the 5G communication standard. Experiments show that some of the results reach

2008-11-3
2
大纲
一、密钥管理的概念 二、机密密钥分发技术 三、公钥分发技术 四、控制密钥使用的技术 五、多个域的密钥管理 六、密钥生命周期问题
2008-11-3
3
一、密钥管理的概念
密钥管理
• 是一组技术和过程，它能够在授权方间提 供密钥关系的建立和维护 • 包括 指通信实体共享密钥
材料(包括公钥、私钥 –域中系统用户的初始化 、初始值以及额外的 –密钥材料的生成、分发和安装 非秘密参数)的状态 –控制密钥材料的使用 –密钥材料的更新、撤销和销毁 –密钥材料的存储、备份/恢复和存档
2008-11-3
10
二、机密密钥分发技术
密钥分层
• 主密钥：不受密码学的保护。它们被手工分发或 在一开始时建立，受程序上的控制以及物理或电 子隔离的保护 (最高层) • 加密密钥的密钥：用于传输或存储其他密钥的对 称密钥或加密公钥，如保护会话密钥的密钥。 • 数据密钥：用于对用户数据提供密钥操作(如加 密、认证)。
2008-11-3 5
密钥分类
统称为秘密密钥
① 对称密钥：对称密码系统中使用的相同的 秘密密钥 ② 公钥和私钥：非对称密码系统中使用的成 对密钥
2008-11-3
6
密钥管理的目标
• 在遇到如下威胁时，仍能保持密钥关系和 密钥材料：
–危及秘密密钥的机密性 –危及秘密密钥或公钥的真实性 –危及密钥或公钥的未授权使用
X.509证书的获取
• 设用户A已从证书颁发机构X1处获取了公钥证书， 用户B已从证书颁发机构X2处获取了证书。如果A 不知X2的公开密钥，他虽然能读取B的证书，但却 无法验证X2的签字，因此B的证书对A来说是没有 用的。 • 若两个CA X1和X2彼此间已经安全地交换了公开密 钥，则A可通过以下过程获取B的公开秘钥：