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  第65题      
  知识点:   加密   数据安全   算法效率
  关键词:   传输   加密算法   密钥   数据安全   安全   加密   数据   算法        章/节:   信息安全与保密       

 
公司总部与分部之间需要传输大量数据,在保障数据安全的同时又要兼顾密钥算法效率,最合适的加密算法是(65) 。
 
 
  A.  RC-5
 
  B.  RSA
 
  C.  ECC
 
  D.  MD5
 
 
 

   知识点讲解    
   · 加密    · 数据安全    · 算法效率
 
       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。
 
       数据安全
        华为云构建全数据生命周期的安全防护能力。通过自动化敏感数据发现、动态数据脱敏、高性能低成本数据加密、快速异常操作审计、数据安全销毁等多项技术的研究与应用,实现数据在创建、存储、使用、共享、归档、销毁等多个环节的管控,保障云上数据安全。具体的数据安全机制主要有数据隔离、数据加密、数据冗余。
        . 数据隔离。华为云各服务产品和组件实现了隔离机制,避免客户间有意或无意的非授权访问、篡改等行为,降低数据泄露风险。以数据存储为例,华为云的块存储、对象存储、文件存储等服务均将客户数据隔离作为重要特性,服务设计的实现因服务而异。如块存储,数据隔离以卷(云硬盘)为单位进行,每个卷都关联了一个客户标识,挂载该卷的虚拟机也必须具有同样的客户标识,才能完成卷的挂载,确保客户数据隔离。
        . 数据加密。华为云的多个服务采用与数据加密服务(DEW)集成的设计,方便客户管理密钥,客户可以通过简单的加密设置,实现数据的存储加密。DEW已经支持对象存储、云硬盘、云镜像、云数据库和弹性文件存储等多个服务,并且数量还在不断增加,极大地方便了数据加密操作。华为云服务为客户提供控制台和API两种访问方式,均采用加密传输协议构建安全的传输通道,有效地降低数据在网络传输过程中被网络嗅探的风险。
        . 数据冗余。华为云数据存储采用多副本备份和纠删码设计,通过冗余和校验机制来判断数据的损坏并快速进行修复,确保即使一定数量的物理设备发生故障也不会影响业务的运行,使华为云存储服务的可靠性达到业界先进水平。例如对象存储服务的数据持久性高达99.9999999999%(12个9)。
 
       算法效率
        解决同一个问题总是存在多种算法,每个算法在计算机上执行时,都要消耗时间(CPU执行指令的时间)和使用存储空间资源。因此,设计算法时需要考虑算法运行时所花费的时间和使用的空间,以时间复杂度和空间复杂度表示。
        由于算法往往和需要求解的问题规模相关,因此常将问题规模n作为一个参照量,求算法的时间、空间开销和n的关系。详细分析指令的执行时间会涉及计算机运行过程的细节,因此时间消耗情况难以精确表示,所以算法分析时常采用算法的时空开销随n的增长趋势来表示其时空复杂度。
        对于一个算法的时间开销Tn),从数量级大小考虑,当n增大到一定值后,Tn)计算公式中影响最大的就是n的幂次最高的项,其他的常数项和低幂次项都可以忽略,即釆用渐进分析,表示为Tn)=Ofn))。其中,n反映问题的规模,Tn)是算法运行所消耗时间或存储空间的总量,O是数学分析中常用的符号“大O”,而fn)是自变量为n的某个具体的函数表达式。例如,若fn)=n2+2n+1,则Tn)=On2)。
        下面以语句频度为基础给出算法时间复杂度的度量。
        语句频度(frequency count)是指语句被重复执行的次数,即对于某个基本语句,若在算法的执行过程中被执行n次,则其语句频度为n。这里的“语句”是指描述算法的基本语句(基本操作),它的执行是不可分割的,因此,循环语句的整体、函数调用语句不能算作基本语句,因为它们还包括循环体或函数体。
        算法中各基本语句的语句频度之和表示算法的执行时间。
        例如,对于下面的三个程序段(1)、(2)、(3),其实现基本操作“x增1”的语句++x的语句频度分别为1、nn2
        (1){s=0;++x;}
        (2)for(i=1;i<=n;i++){s+=x;++x;}
        (3)for(k=1;k<=n;++k)
        for(i=1;i<=n;i++)
        {s+=x;++x;}
        因此,程序段(1)、(2)、(3)的时间复杂度分别为O(1)、On)、On2),分别称为常量阶、线性阶和平方阶。若程序段(1)、(2)、(3)组成一个算法的整体,则该算法的时间复杂度为On2)。
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