4.3-4.4 对称密码技术与非对称密码技术-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 CSSI 信息安全技术与实施 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 CSSI 信息安全技术与实施 信息安全技术与实施—密码技术与应用 前 言 在信息安全领域，如何保护信息的有效性和保密性是非常重要的，密码技术是保障信息安全的核心技术。通过密码技术可以在一定程度上提高数据传输与存储的安全性，保证数据的完整性。目前，密码技术在数据加密、安全通信以及数字签名等方面都有广泛的应用。 CSSI 信息安全技术与实施 3 对称密码技术 中共重庆市委网信办 4 现代密码算法不再依赖算法的保密，而是把把算法和密钥分开。其中，密码算法可以公开，但是密钥是保密的，密码系统的安全性在于保持密钥的保密性。如果加密密钥和解密密钥相同，或实质上等同（即从一个可以推出另外一个），我们称其为对称密钥、私钥或单钥密码体制。 对称密码技术又可分为序列密码和分组密码两大类。序列密码每次加密一位或一字节的明文，也称为流密码。序列密码是手工和机械密码时代的主流方式。分组密码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。最典型的就是1977年美国国家标准局颁布的DES算法。 对称密码技术 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 在对称加密算法中，数据发信方将明文（原始数据）和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中，使用的密钥只有一个，发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密，这就要求解密方事先必须知道加密密钥。 对称加密算法的特点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。 不足之处是，通信双方都使用同样的密钥，安全性得不到保证。 对称密码系统的安全性依赖于以下两个因素：第一，加密算法必须是足够强的，仅仅基于密文本身去解密信息在实践上是不可能的；第二，加密方法的安全性依赖于密钥的秘密性，而不是算法的秘密性。 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唯一钥匙。 对称密码技术●原理 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 1. DES算法特点与应用 DES采用分组密码体制，使用56位密钥对64位的数据块进行加密，并对64位的数据块进行16轮编码。在每轮编码时，一个48位的密钥值由56位的完整密钥得出来。 （1）DES主要特点 DES的安全性不依赖于算法的保密，安全性仅以加密密钥的保密为基础； 提供高质量的数据保护，防止数据未经授权的泄露和未被察觉的修改； 具有足够的复杂性，使得破译非常困难； 容易实现，可以以软件或硬件形式出现； （2）DES的具体应用领域（见P86-87） 计算机网络通信。 电子货币系统。 保护用户文件。 用户识别。 对称密码技术●DES对称加密算法 信息安全技术与实施 中共重庆市委网信办 2. DES算法的实现步骤 DES算法实现加密需要三个步骤： 第一步：变换明文。对给定的64位比特的明文X,首先通过一个置换IP表来重新排列X,从而构造出64位比特的X0，X0=IP（X）=L0R0 ，其中L0表示X0的前32位，R0表示X0的后32位。 第二步：按照规则迭代。规则为： Li=Ri-1　 Ri=Li-1异或f(Ri-1,Ki) (i=1,2,3,…,16) 其中f表示一种置换，又Ｓ盒置换构成，Ｋi是一些由密钥编排函数产生的比特块。 第三步：对L16R16利用IP-1作逆置换，就得到密文y。 DES算法具有极高的安全性，目前除了穷举搜索法 对DES算法进行攻击外，还没有发现更有效的方法。而56位长的密钥的穷举空间件为256，这意味着如果一台计算机的速度是每秒检测100万个密钥，而搜索完全部密钥就需要将近2285年的时间，具体的密钥长度与破解难度可以参考表4-5。随着科技发展，可以考虑把DES密钥的长度再增加一些，以此来达到更高的保密程度。此外（详见P87-88） 对称密码技术●DES对称加密算法 信息安全技术与实施 中