下面有关加密技术的叙述中，（15）是错误的。

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第15题

知识点：信息安全技术基础加密加密技术

关键词：加密章/节：信息系统安全技术

A. IDEA 是一种对称加密算法

B. 公钥加密技术和单向陷门函数密不可分

C. IKE 是一种消息摘要算法

D. 公钥加密的一个重要应用是数字签名

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第34题 2024年上半年

由安全机制、OSI网络参考模型、安全服务三个轴形成的信息安全系统三维空间中，操作系统漏洞检测与修复属于（）

第18题 2013年下半年

21%

我国实行密码等级管理制度，各密码等级为：商用密码，普用密码，绝密密码和军用密码。其中商用密码等级的适用范围为（18）。

第25题 2011年下半年

37%

数据安全的目的是实现数据的（25）。


知识点讲解
· 信息安全技术基础 · 加密 · 加密技术

信息安全技术基础

密码技术

密码技术是信息安全的根本，是建立安全空间认证、权限、完整、加密和不可否认5大要素所不可缺少的基石。

1．术语

明文：实际传输的数据，可以是任何类型的未加密数据。

密文：经过加密的数据。

加密：将普通信息（明文）利用数学算法转换成难以理解的资料（密文）的过程。

解密：将密文通过算法转换回明文的过程。

2．对称与不对称加密

对称密钥算法是加密和解密都使用同一个密钥。

常见的对称密钥算法有SDBI、IDEA、RC4、DES和3DES等：

.SDBI：国家密码办公室批准的国内算法，仅硬件中存在。

.IDEA：国际数据加密算法，明文和密文分组长度是64位，但是密钥长度是128位。

.DES：明文和密文分组长度为64位，在加密变换过程中，64位密钥中包含了8位的奇偶校验位，所以实际密钥长度为56位。

.3DES：三重DES，密钥长度为128位，实际为112位（含16位的奇偶校验位）。

对称密钥算法的优点包括：

.加／解密速度快。

.密钥管理简单。

.适宜一对一的信息加密传输过程。

对称密钥算法的缺点包括：

.加密算法简单，密钥长度有限（56位／128位），加密强度不高。

.密钥分发困难，不适宜一对多的加密信息传输。

非对称密钥算法是使用两个不同但相关的密钥来执行加密和解密。相关密钥对中用于加密的密钥称为“公钥”，用于解密的密钥称为“私钥”。

常见的非对称密钥算法有RSA和ECC等。

.RSA：即基于大数分解，是迄今为止在理论和实践上最为成熟完善的公钥密码算法。

.ECC：即椭圆曲线，是为了进一步提高RSA算法的安全性提出来的。和RSA相比，ECC算法安全性高，密码体制更安全；密钥量小；算法灵活性好。

非对称密钥算法的优点有：

.加密算法复杂，密钥长度任意（1024位／2048位），加密强度很高。

.适宜一对多的信息加密交换，尤其适宜因特网上信息加密交换。

非对称密钥算法的缺点有：

.加／解密速度慢。

.密钥管理复杂。

.明文攻击很脆弱，不适用于数据的加密传输。

3．哈希算法

哈希算法是将任意长度的信息块（信息类型任意）映射为固定长度的较小二进制值，这个二进制值称为哈希值。哈希值又叫做信息块的信息摘要。哈希算法产生的哈希值，不能用任何方法求得原来的信息块，而且即使原来的信息块有任意小的改变，新的哈希值却有特别大的不同。

哈希算法在数字签名中可以解决验证签名和用户身份验证、不可抵赖性的问题。

常见的哈希算法有SDH（国家密码办公室批准的哈希算法）、SHA和MD5等。

信息摘要（MD）可以被看作是一份长文件的“数字指纹”。对于特定文件而言，信息摘要是唯一的。信息摘要可以被公开，它不会透露相应文件的任何内容。

4．数据签名与验证

对某个数据块的签名，就是先计算数据块的哈希值，然后使用私钥加密数据块的HASH值得到数据签名。

签名的验证是计算数据块的哈希值，然后使用公钥解密数据签名得到另一个HASH值，比较两个HASH值可以判断数据块在签名后是否被改动，获得签名的验证。

5．数字时间戳技术

数字时间戳技术是数字签名技术的一个变种应用。数字时间戳服务（DTS）是网上电子商务安全服务项目之一，由专门的单位机构提供电子文件的日期和时间信息的安全保护。

如果在签名时加上一个时间标记，就是有数字时间戳的数字签名。

时间戳是一个经加密后形成的凭证文档，包括3个部分：

.需要时间戳的文件的摘要。

.DTS收到文件的日期和时间。

.DTS的数字签名。

时间戳产生的过程：用户首先将需要加时间戳的文件用HASH算法形成摘要，然后将该摘要发送到DTS，DTS在加入了收到文件摘要时的日期时间信息后，再对该文件加密（数字签名），然后送回用户。

6．利用不对称密钥传送对称密钥

用不对称密钥加密算法来保护通信能很好地保护数据的安全性。但是由于它的加密和解密的速度都相当慢，因此事实上不对称密钥加密算法更多是用于对称加密密钥的传送。这种方法把不对称密钥加密算法和对称密钥加密算法的优点很好地整合在一起。用不对称密钥的加密算法来保护对称加密密钥的传送，保证了对称加密密钥的安全性。

7．国家密码和安全产品管理

我国实行密码分级管理制度，密码等级及适用范围如下：

.商用密码：适用于国内企事业单位。

.普用密码：适用于政府、党政部门。

.绝密密码：适用于中央和机要部门。

.军用密码：适用于军队。

虚拟专用网（VPN）和虚拟本地网（VLAN）

虚拟专用网（或虚拟个人网）和虚拟本地网是在共享的公共网络（通常是因特网）上建立一个临时的、安全的连接。

VPN和VLAN是对企业内部网的扩展，可以帮助远程用户、公司分支单位机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全连接，并保证数据的安全传输。

目前有两种VPN，即IPSec VPN和MPLS VPN。与IPSec VPN相比，MPLS VPN有更好的安全性、可管理性、可靠性和可扩展性，支持QoS，非常适合于开展VPN业务。

无线安全网络（WLAN）

无线网络有两个主要的组成部件：基站（Station，STA）和网络桥接器（Access Point，AP）。

WLAN的特色有：

.安全性：相对于有线网络，可在如下方面提高安全性，包括尽量减少电波覆盖、基于802.1x的设备安全认证、基于128位的WEP加密、不同的数据经由不同的VLAN传输、在网络层建立VPN通道。

.QoS支持：无线局域网的设备必须能够针对各种应用所对应的不同优先级传输需要，提供对应的服务质量保证。

.可扩展性：现有基于802.11b的无线网可以提供11M带宽，可升级到支持802.11g或802.11a，而802.11g或802.11a可以提供54M带宽。

WLAN的安全机制：

.WEP（Wired Equivalent Protocol，连接对等协议）是802.1标准为建立无线网络安全环境提供的第一个安全机制。WEP不像IPSec一样提供网络安全，而是提供无线网的对等的保密级别，目标是通过加密无线电波来提供安全保证。

.WPA是Wi-Fi联盟提出的最新无线局域网安全方案。它有两个主要内容：一个是替代WEP，设计更好的加密系统TKIP；另一个是基于802.1x标准的用户身份认证系统。WPA是802.11i解决方案完成前的一个过渡措施。

.中国标准的WAPI是在IEEE802.11i的基础上发展起来的，完全满足国际标准并有所创新。

加密

保密与加密

保密就是保证敏感信息不被非授权的人知道。加密是指通过将信息进行编码而使得侵入者不能够阅读或理解的方法，目的是保护数据和信息。解密是将加密的过程反过来，即将编码信息转化为原来的形式。古时候的人就已经发明了密码技术，而现今的密码技术已经从外交和军事领域走向了公开，并结合了数学、计算机科学、电子与通信等诸多学科而成为了一门交叉学科。现今的密码技术不仅具有保证信息机密性的信息加密功能，而且还具有数字签名、身份验证、秘密分存、系统安全等功能，来鉴别信息的来源以防止信息被篡改、伪造和假冒，保证信息的完整性和确定性。

加密与解密机制

加密的基本过程包括对原来的可读信息（称为明文或平文）进行翻译，译成的代码称为密码或密文，加密算法中使用的参数称为加密密钥。密文经解密算法作用后形成明文，解密算法也有一个密钥，这两个密钥可以相同也可以不相同。信息编码的和解码方法可以很简单也可以很复杂，需要一些加密算法和解密算法来完成。

从破译者的角度来看，密码分析所面对的问题有三种主要的变型：①“只有密文”问题（仅有密文而无明文）；②“已知明文”问题（已有了一批相匹配的明文与密文）；③“选择明文”（能够加密自己所选的明文）。如果密码系统仅能经得起第一种类型的攻击，那么它还不能算是真正的安全，因为破译者完全可能从统计学的角度与一般的通信规律中猜测出一部分的明文，而得到一些相匹配的明文与密文，进而全部解密。因此，真正安全的密码机制应使破译者即使拥有了一些匹配的明文与密文也无法破译其他的密文。

如果加密算法是可能公开的，那么真正的秘密就在于密钥了，密钥长度越长，密钥空间就越大，破译密钥所花的时间就越长，破译的可能性就越小。所以应该采用尽量长的密钥，并对密钥进行保密和实施密钥管理。

国家明确规定严格禁止直接使用国外的密码算法和安全产品，原因主要有两点：①国外禁止出口密码算法和产品，目前所出口的密码算法都有破译手段，②国外的算法和产品中可能存在“后门”，要防止其在关键时刻危害我国安全。

密码算法

密码技术用来进行鉴别和保密，选择一个强壮的加密算法是至关重要的。密码算法一般分为传统密码算法（又称为对称密码算法）和公开密钥密码算法（又称为非对称密码算法）两类，对称密钥密码技术要求加密解密双方拥有相同的密钥。而非对称密钥密码技术是加密解密双方拥有不相同的密钥。

对称密钥密码体制从加密模式上可分为序列密码和分组密码两大类（这两种体制之间还有许多中间类型）。

序列密码是军事和外交场合中主要使用的一种密码技术。其主要原理是：通过有限状态机产生性能优良的伪随机序列，使用该序列将信息流逐比特加密从而得到密文序列。可以看出，序列密码算法的安全强度由它产生的伪随机序列的好坏而决定。分组密码的工作方式是将明文分成固定长度的组（如64比特一组），对每一组明文用同一个密钥和同一种算法来加密，输出的密文也是固定长度的。在序列密码体制中，密文不仅与最初给定的密码算法和密钥有关，同时也是被处理的数据段在明文中所处的位置的函数；而在分组密码体制中，经过加密所得到的密文仅与给定的密码算法和密钥有关，而与被处理的明数据段在整个明文中所处的位置无关。

不同于传统的对称密钥密码体制，非对称密码算法要求密钥成对出现，一个为加密密钥（可以公开），另一个为解密密钥（用户要保护好），并且不可能从其中一个推导出另一个。公共密钥与专用密钥是有紧密关系的，用公共密钥加密的信息只能用专用密钥解密，反之亦然。另外，公钥加密也用来对专用密钥进行加密。

公钥算法不需要联机密钥服务器，只在通信双方之间传送专用密钥，而用专用密钥来对实际传输的数据加密解密。密钥分配协议简单，所以极大简化了密钥管理，但公共密钥方案较保密密钥方案处理速度慢，因此，通常把公共密钥与专用密钥技术结合起来实现最佳性能。

密钥及密钥管理

密钥是密码算法中的可变参数。有时候密码算法是公开的，而密钥是保密的，而密码分析者通常通过获得密钥来破译密码体制。也就是说，密码体制的安全性建立在对密钥的依赖上。所以，保守密钥秘密是非常重要的。

密钥管理一般包括以下8个内容。

（1）产生密钥：密钥由随机数生成器产生，并且应该有专门的密钥管理部门或授权人员负责密钥的产生和检验。

（2）分发密钥：密钥的分发可以采取人工、自动或者人工与自动相结合的方式。加密设备应当使用经过认证的密钥分发技术。

（3）输入和输出密钥：密钥的输入和输出应当经由合法的密钥管理设备进行。人工分发的密钥可以用明文形式输入和输出，并将密钥分段处理；电子形式分发的密钥应以加密的形式输入和输出。输入密钥时不应显示明文密钥。

（4）更换密钥：密钥的更换可以由人工或自动方式按照密钥输入和密钥输出的要求来实现。

（5）存储密钥：密钥在加密设备内采用明文形式存储，但是不能被任何外部设备访问。

（6）保存和备份密钥：密钥应当尽量分段保存，可以分成两部分并且保存在不同的地方，例如一部分存储在保密设备中，另一部分存储在IC卡上。密钥的备份也应当注意安全并且要加密保存。

（7）密钥的寿命：密钥不可以无限期使用，密钥使用得越久风险也就越大。密钥应当定期更换。

（8）销毁密钥：加密设备应能对设备内的所有明文密钥和其他没受到保护的重要保护参数清零。

加密技术

加密技术是最常用的安全保密手段，数据加密技术的关键在于加密／解密算法和密钥管理。数据加密的基本过程就是对原来为明文的文件或数据按某种加密算法进行处理，使其成为不可读的一段编码，通常称为“密文”。“密文”只能在输入相应的密钥之后才能显示出原来的内容，通过这样的途径使数据不被窃取。

数据加密和数据解密是一对逆过程。数据加密是用加密算法E和加密密钥K₁将明文P变换成密文C，记为：

数据解密是数据加密的逆过程，用解密算法D和解密密钥K₂将密文C变换成明文P，记为：

在安全保密中，可通过适当的密钥加密技术和管理机制来保证网络信息的通信安全。密钥加密技术的密码体制分为对称密钥体制和非对称密钥体制两种。相应地，对数据加密的技术分为两类，即对称加密（私有密钥加密）和非对称加密（公开密钥加密）。

对称加密技术

对称加密采用了对称密码编码技术，其特点是文件加密和解密使用相同的密钥，这种方法在密码学中叫作对称加密算法。

常用的对称加密算法有如下几种：

（1）数据加密标准（Data Encryption Standard，DES）算法。DES主要采用替换和移位的方法加密。它用56位密钥对64位二进制数据块进行加密，每次加密可对64位的输入数据进行16轮编码，经一系列替换和移位后，输入的64位原始数据转换成完全不同的64位输出数据。DES算法运算速度快，密钥生产容易，适合于在当前大多数计算机上用软件方法实现，同时也适合于在专用芯片上实现。

（2）三重DES（3DES，或称TDEA）。在DES的基础上采用三重DES，即用两个56位的密钥K₁和K₂，发送方用K₁加密，K₂解密，再使用K₁加密。接收方则使用K₁解密，K₂加密，再使用K₁解密，其效果相当于将密钥长度加倍。

（3）RC-5（Rivest Cipher 5）。RC-5是由Ron Rivest（公钥算法的创始人之一）在1994年开发出来的。RC-5是在RCF2040中定义的，RSA数据安全公司的很多产品都使用了RC-5。

（4）国际数据加密算法（International Data Encryption Algorithm，IDEA）。IDEA是在DES算法的基础上发展起来的，类似于三重DES。IDEA的密钥为128位，这么长的密钥在今后若干年内应该是安全的。类似于DES，IDEA算法也是一种数据块加密算法，它设计了一系列加密轮次，每轮加密都使用从完整的加密密钥中生成的一个子密钥。IDEA加密标准由PGP（Pretty Good Privacy）系统使用。

（5）高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES）算法。AES算法基于排列和置换运算。排列是对数据重新进行安排，置换是将一个数据单元替换为另一个。AES使用几种不同的方法来执行排列和置换运算。

AES是一个迭代的、对称密钥分组的密码，它可以使用128、192和256位密钥，并且用128位（16字节）分组加密和解密数据。

非对称加密技术

与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法称为非对称加密算法。非对称加密有两个不同的体制，如下图所示。

非对称加密体制模型

非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是：甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其他方公开；得到该公用密钥的乙方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方；甲方再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。

非对称加密算法的保密性比较好，它消除了最终用户交换密钥的需要，但加密和解密花费时间长、速度慢，不适合于对文件加密，而只适用于对少量数据进行加密。

RSA（Rivest，Shamir and Adleman）算法是一种公钥加密算法，它按照下面的要求选择公钥和密钥：

（1）选择两个大素数p和q（大于10¹⁰⁰）。

（2）令n=p×q和z=（p-l）×（q-1）。

（3）选择d与z互质。

（4）选择e，使e×d=1（modz）。

加密时对明文P进行以下计算得到密文C：

C=P^e（modn）

这样公钥为（e，n）。解密时计算：

P=C^d（modn）

即私钥为（d，n）。

例如，设p=3，q=11，n=33，z=20，d=7，e=3，C=P³（mod 33），P=C⁷（mod 33），则有：

C=2³（mod 33）=8（mod 33）=8

P=8⁷（mod 33）=2097152（mod 33）=2

RSA算法的安全性是基于大素数分解的困难性。攻击者可以分解已知的n，得到p和q，然后可得到z，最后用Euclid算法，由e和z得到d。但是要分解200位的数，需要40亿年；分解500位的数，则需要10²⁵年。

密钥管理

密钥是有生命周期的，它包括密钥和证书的有效时间，以及已撤销密钥和证书的维护时间等。密钥既然要求保密，这就涉及密钥的管理问题，任何保密也只是相对的，是有时效的。密钥管理主要是指密钥对的安全管理，包括密钥产生、密钥备份、密钥恢复和密钥更新等。

（1）密钥产生。密钥对的产生是证书申请过程中重要的一步，其中产生的私钥由用户保留，公钥和其他信息则交于CA（Certificate Authority）中心进行签名，从而产生证书。根据证书类型和应用的不同，密钥对的产生也有不同的形式和方法。对普通证书和测试证书，一般由浏览器或固定的终端应用来产生，这样产生的密钥强度较小，不适合应用于比较重要的安全网络交易。而对于比较重要的证书，如商家证书和服务器证书等，密钥对一般由专用应用程序或CA中心直接产生，这样产生的密钥强度大，适合于重要的应用场合。

另外，根据密钥的应用不同，也可能会有不同的产生方式。例如，签名密钥可能在客户端或RA（Register Authority）中心产生，而加密密钥则需要在CA中心直接产生。

（2）密钥备份和恢复。在一个PKI（Public Key Infrastructure，公开密钥体系）系统中，维护密钥对的备份至关重要，如果没有这种措施，当密钥丢失后，将意味着加密数据的完全丢失，对于一些重要数据，这将是灾难性的。所以，密钥的备份和恢复也是PKI密钥管理中的重要一环。换句话说，即使密钥丢失，使用PKI的企业和组织必须仍能够得到确认，受密钥加密保护的重要信息也必须能够恢复。当然，不能让一个独立的个人完全控制最重要的主密钥，否则可能引起严重后果。

企业级的PKI产品至少应该支持用于加密的安全密钥的存储、备份和恢复。密钥一般用口令进行保护，而口令丢失则是管理员最常见的安全疏漏之一。所以，PKI产品应该能够备份密钥，即使口令丢失，它也能够让用户在一定条件下恢复该密钥，并设置新的口令。

（3）密钥更新。如果用户可以一次又一次地使用同样密钥与别人交换信息，那么密钥也同其他任何密码一样存在着一定的安全性问题，虽然说用户的私钥是不对外公开的，但是也很难保证私钥长期的保密性，很难保证不被泄露。如果某人偶然地知道了用户的密钥，那么用户曾经和另一个人交换的每一条消息都不再是保密的了。另外，使用一个特定密钥加密的信息越多，提供给窃听者的材料也就越多，从某种意义上来讲也就越不安全了。

每一个由CA颁发的证书都会有有效期，密钥对生命周期的长短由签发证书的CA中心来确定，各CA系统的证书有效期限有所不同，一般为2~3年。当用户的私钥被泄露或证书的有效期快到时，用户应该更新私钥。这时用户可以废除证书，产生新的密钥对，申请新的证书。

（4）多密钥的管理。假设在某机构中有100个人，如果他们任意两人之间可以进行秘密对话，那么总共需要多少密钥呢？每个人需要知道多少密钥呢？也许很容易得出答案，如果任何两个人之间要不同的密钥，则总共需要4950个密钥，而且每个人应记住99个密钥。如果机构的人数是1000、10 000或更多，这种办法显然就过于愚蠢了，管理密钥将是一件非常困难的事情。为此需要研究并开发用于创建和分发密钥的加密安全的方法。

Kerberos提供了一种解决这个问题的较好方案，它是由MIT发明的，使保密密钥的管理和分发变得十分容易，但这种方法本身还存在一定的缺点。为能在因特网上提供一个实用的解决方案，Kerberos建立了一个安全的、可信任的密钥分发中心（Key Distribution Center，KDC），每个用户只要知道一个和KDC进行会话的密钥就可以了，而不需要知道成百上千个不同的密钥。

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