4.1.2 对称密码体制-高二《信息安全技术与实施》同步精品课件（电工版2022）

信息安全技术与实施 密码技术与应用 本章要点 密码技术基本概念和原理 对称加密技术原理 非对称加密技术原理 密钥管理方法 IPSec安全协议 学习目标 理解密码学的基本概念、工作原理 密码体制的分类 理解对称加密技术原理、特点 理解非对称加密技术原理、特点 理解散列算法的作用 掌握常见的密钥管理方法 了解常见的网络层、传输层、应用层安全协议 授课人：**** 时间：****年**月 中共重庆市委网信办 1 目 录 Contents 01. 密码技术概述 02. 古典密码技术 03. 对称密码技术 04. 非对称密码技术 信息安全技术与实施—密码技术与应用 05. 散列算法（hash） 06. 密钥的管理 07. 密码技术与安全协议 中共重庆市委网信办 如何使用相同的密钥加/解密数据？ Symmetric Cryptography? 密码技术概述●对称密码体制 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 对称密码体制 加密密钥与解密密钥存在明显的依赖关系，由其中一个可以很容易推导出另一个。 实践中，对称密码体制多使用同一个密钥加密和解密，称为加解密双方共享密钥。 对称密码体制也称为单钥密码体制。 密码技术概述●对称密码体制 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 对称密码体制 密码技术概述●对称密码体制 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 对称密码体制分类 分组密码(Block cipher)先将明文划分成若干等长的块——分组，如每个分组长64比特、128比特，然后再分别对每个分组进行加密，得到等长的密文分组；解密过程也类似。有些密码体制解密算法与加密算法完全一样，如DES。 序列密码(Sequential cipher)是把明文以位或字节为单位进行加密，一般是与密钥（由密钥种子产生的任意长度的字节流）进行混合（如异或）获得密文序列。也称流密码(Stream cipher)。 密码技术概述●对称密码体制 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 分组密码设计的两个思想 扩散（Diffusion）：即将明文及密钥的影响尽可能迅速地散布到较多的输出密文中，典型操作就是“置换”（Permutation）（如重排字符顺序）。 混淆（Confusion）：目的在于使作用于明文的密钥和密文之间的关系复杂化，使得明文和密文、密文和密钥之间的统计相关性极小化，从而使统计分析攻击不能奏效。混淆通常采用“代换”（Substitution）操作。 密码技术概述●对称密码体制 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 Feistel网络结构 分组密码一般采用多次相同的迭代操作（轮操作），实现明文与密钥充分地混淆和扩散。 许多分组密码体制采用了Feistel网络结构。 Feistel结构保证了无论轮函数F是一个如何复杂的变换过程，都不影响加密与解密过程的一致性，实现加密过程的可逆性。 F具有良好的非线性性，增加密码分析的难度。 分组密码通过多轮处理增加了混淆效果，每一轮使用不同的轮密钥（由初始密钥扩展得到）。 密码技术概述●对称密码体制 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 Feistel网络结构 密码技术概述●对称密码体制 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 序列密码(流密码)将明文流和密钥流混合(一般为简单的按字节或比特位异或)产生密文流。 流密码使用一个“种子密钥”产生密钥流(理论上可以无限长度)，通信双方共享这个“种子密钥”，按相同方式产生密钥流。 密码技术概述●对称密码体制 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 2023/5/30 11/74 如何方便地管理和使用密钥？ Asymmetric Cryptography? 密码技术概述●公钥密码体制 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 公钥密码体制有两个完全不同的密钥，而且其中一个可以公开（常用于加密），另一个需要保密（常用于解密）。因此，也称为双钥密码体制。 公钥密码就是一种陷门单向函数f。即： 对f 定义域中的任意x都易于计算f(x)，而对f值域中几乎所有的y，即使f为已知时要计算f-1(y)在计算上也是不可行的。 当给定某些辅助信息（陷门）时则易于计算f-1(y)。 此时称f 是一个陷门单向函数，辅助信息（陷门信息）作为秘密密钥。 密码技术概述●公钥密码体制 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 公钥加密体制 密码技术概述●公钥密码体制 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 公钥密码体制一般要借助某个特殊的数学问题，如数论中的大数分解、离散对数等数学难解问题，构造单向函数，因此，这类密码的安全强度取决于它所依据的问题的计算复杂度。 目前的公钥密码体制主要有两类： 基于大整数因子分解问题的公钥密码体制，如RSA体制 基于离散对数问