免费智能真题库 > 历年试卷 > 软件设计师 > 2022年下半年 软件设计师 上午试卷 综合知识
  第8题      
  知识点：   加密技术和认证技术   密码算法   数字证书
  关键词：   公钥密码   密码算法   数字证书   公钥   算法        章/节：   网络与信息安全知识       

 
X509数字证书标准推荐使用的密码算法（8），而国密SM2数字证书采用的公钥密码算法是（9）。
 
 
  A.  RSA
 
  B.  DES
 
  C.  AES
 
  D.  ECC
 
 
 

 
  第54题    2024年上半年  
   14%
利用报文摘要算法生成报文摘要的目的是()。
  第9题    2017年上半年  
   53%
假定用户A、B 分别在I1和I2两个CA处取得了各自的证书，下面（）是A、B 互信的必要条件。
  第7题    2018年下半年  
   51%
DES是（ ）算法。
   知识点讲解    
   · 加密技术和认证技术    · 密码算法    · 数字证书
 
       加密技术和认证技术
               加密技术
               1）加密技术概述
               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。加密技术包括两个元素，即算法和密钥。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代码，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，通过这样的途径达到保护数据不被窃取。
               数据加密和解密是一对逆过程。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
               C=EK1(P)
               数据解密是数据加密的逆过程，是用解密算法D和解密密钥K2将密文C变换成明文P，记为
               P=DK2(C)
               数据加密技术可分成3类，即对称加密、非对称加密和不可逆加密。
               （1）对称加密技术。对称加密的体制模型如下图所示。
               
               对称加密的体制模型
               常用的对称加密算法有以下几个。
               .数据加密标准（Digital Encryption Standard，DES）算法。
               .三重DES（3DES或称TDES）。
               .RC-5（Rivest Cipher 5）。
               .国际数据加密算法（International Data Encryption Algorithm，IDEA）。
               （2）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，即公开密钥（即公钥）和私有密钥（即私钥）。这里的"公钥"是指可以对外公布的，"私钥"只能由持有人知道。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，则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。
               
               非对称加密的体制模型
               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。甲方只能用其专用密钥解密由其公用密钥加密后的任何信息。
               非对称加密算法的保密性能好，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，不适合对文件加密，而只适用于对少量数据进行加密。
               2）密钥管理
               密钥管理主要是指密钥对的安全管理，包括密钥产生、密钥备份和恢复、密钥更新以及多密钥管理。
               认证技术
               1）认证技术概述
               认证技术主要解决网络通信过程中通信双方的身份认证。认证的过程涉及加密和密钥交换。通常，加密可使用对称加密、不对称加密及两种加密方法的混合方法。认证一般有账户名／口令认证、使用摘要算法认证、基于PKI（Public Key Infrastructure，公开密钥体系）的认证等几种方法。一个有效的PKI系统必须是安全的和透明的，用户在获得加密和数字签名服务时，不需要详细了解PKI的内部运行机制。
               PKI是一种遵循既定标准的密钥管理平台，它能够为所有网络应用提供加密和数字签名等密码服务及必需的密钥和证书管理体系。简单地说，PKI是通过使用公开密钥技术和数字证书来确保系统信息安全并负责验证数字证书持有者身份的一种体系。PKI技术是安全信息技术的核心，也是电子商务的关键和基础技术。PKI的基础技术包括加密、数字签名、数据完整性机制、数字信封、双重数字签名等。完整的PKI系统必须具有权威认证机构（CA）、数字证书库、密钥备份及恢复系统、证书作废系统、应用接口（API）等基本构成部分。
               2）哈希函数与信息摘要
               Hash（哈希）函数（又称散列函数）提供了这样一种计算过程：输入一个长度不固定的字符串，返回一串定长度的字符串（又称Hash值）。单向Hash函数用于产生信息摘要。
               信息摘要简要地描述了一份较长的信息或文件，它可以被看作一份长文件的"数字指纹"。信息摘要用于创建数字签名。
               3）数字签名
               数字签名是通过一个单向散列函数对要传送的报文进行处理得到的，用以认证报文来源并核实报文是否发生变化的一个字母数字串。数字签名可以解决否认、伪造、篡改及冒充等问题，应用范围十分广泛，如加密信件、商务信函、订货购买系统、远程金融交易、自动模式处理等。
               数字签名和数字加密的过程虽然都使用公开密钥体系，但实现的过程正好相反，使用的密钥对也不同。数字签名使用的是发送方的密钥对，发送方用自己的私有密钥进行加密，接收方用发送方的公开密钥进行解密，这是一个一对多的关系，任何拥有发送方公开密钥的人都可以验证数字签名的正确性。数字加密则使用的是接收方的密钥对，这是多对一的关系，任何知道接收方公开密钥的人都可以向接收方发送加密信息，只有唯一拥有接收方私有密钥的人才能对信息解密。另外，数字签名只采用了非对称密钥加密算法，它能保证发送信息的完整性、身份认证和不可否认性，而数字加密则采用了对称密钥加密算法和非对称密钥加密算法相结合的方法，它能保证发送信息的保密性。
               4）SSL协议
               SSL（Secure Sockets Layer）是网景（Netscape）公司提出的基于Web应用的安全协议，又叫安全套接层协议。
               SSL协议主要提供三方面的服务：用户和服务器的合法性认证；加密数据以隐藏被传送的数据；保护数据的完整性，目的是在两个通信应用程序之间提供私密性和可靠性。对于电子商务应用来说，使用SSL可保证信息的真实性、完整性和保密性。
               5）数字时间戳技术
               数字时间戳技术是数字签名技术的一种变种。数字时间戳服务（Digital Time-stamp Service，DTS）是网上电子商务提供的安全服务项目之一，能提供电子文件的日期和时间信息的安全保护。
               时间戳（Time-stamp）是一个经加密后形成的凭证文档，它包括以下3个部分。
               .需加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。
               一般来说，时间戳产生的过程为：用户首先将需要时间戳的文件用Hash编码加密形成摘要，然后将该摘要发送到DTS，DTS在加入收到文件摘要的日期和时间信息后再对该文件加密（数字签名），然后送回用户。
 
       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。
 
       数字证书
        数字证书是各类终端实体和最终用户在网上进行信息交流及商务活动的身份证明，在电子交易的各个环节，交易的各方都需验证对方数字证书的有效性，从而解决相互间的信任问题。
        数字证书采用公钥体制，即利用一对互相匹配的密钥进行加密和解密。每个用户自己设定一个特定的仅为本人所知的私有密钥（私钥），用它进行解密和签名，同时设定一个公共密钥（公钥），并由本人公开，为一组用户所共享，用于加密和验证。公开密钥技术解决了密钥发布的管理问题。一般情况下，证书中还包括密钥的有效时间、发证机构（证书授权中心）的名称及该证书的序列号等信息。数字证书的格式遵循ITUT X.509国际标准。
        用户的数字证书由某个可信的证书发放机构（Certification Authority，CA）建立，并由CA或用户将其放入公共目录中，以供其他用户访问。目录服务器本身并不负责为用户创建数字证书，其作用仅仅是为用户访问数字证书提供方便。
        在X.509标准中，数字证书的一般格式包含的数据域如下。
        （1）版本号：用于区分X.509的不同版本。
        （2）序列号：由同一发行者（CA）发放的每个证书的序列号是唯一的。
        （3）签名算法：签署证书所用的算法及参数。
        （4）发行者：指建立和签署证书的CA的X.509名字。
        （5）有效期：包括证书有效期的起始时间和终止时间。
        （6）主体名：指证书持有者的名称及有关信息。
        （7）公钥：有效的公钥以及其使用方法。
        （8）发行者ID：任选的名字唯一地标识证书的发行者。
        （9）主体ID：任选的名字唯一地标识证书的持有者。
        （10）扩展域：添加的扩充信息。
        （11）认证机构的签名：用CA私钥对证书的签名。
               证书的获取
               CA为用户产生的证书应具有以下特性：
               （1）只要得到CA的公钥，就能由此得到CA为用户签署的公钥。
               （2）除CA外，其他任何人员都不能以不被察觉的方式修改证书的内容。
               因为证书是不可伪造的，因此无须对存放证书的目录施加特别的保护。
               如果所有用户都由同一CA签署证书，则这一CA必须取得所有用户的信任。用户证书除了能放在公共目录中供他人访问外，还可以由用户直接把证书转发给其他用户。用户B得到A的证书后，可相信用A的公钥加密的消息不会被他人获悉，还可信任用A的私钥签署的消息不是伪造的。
               如果用户数量很多，仅一个CA负责为所有用户签署证书可能不现实。通常应有多个CA，每个CA为一部分用户发行和签署证书。
               设用户A已从证书发放机构X1处获取了证书，用户B已从X2处获取了证书。如果A不知X2的公钥，他虽然能读取B的证书，但却无法验证用户B证书中X2的签名，因此B的证书对A来说是没有用处的。然而，如果两个证书发放机构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的公开密钥：
               （1）A从目录中获取由X1签署的X2的证书X1《X2》，因为A知道X1的公开密钥，所以能验证X2的证书，并从中得到X2的公开密钥。
               （2）A再从目录中获取由X2签署的B的证书X2《B》，并由X2的公开密钥对此加以验证，然后从中得到B的公开密钥。
               在以上过程中，A是通过一个证书链来获取B的公开密钥的，证书链可表示为
               X1《X2》X2《B》
               类似地，B能通过相反的证书链获取A的公开密钥，表示为
               X2《X1》X1《A》
               以上证书链中只涉及两个证书。同样，有N个证书的证书链可表示为
               X1《X2》X2《X3》…XN《B》
               此时，任意两个相邻的CAXi和CAXi+1已彼此间为对方建立了证书，对每一个CA来说，由其他CA为这一CA建立的所有证书都应存放于目录中，并使得用户知道所有证书相互之间的连接关系，从而可获取另一用户的公钥证书。X.509建议将所有的CA以层次结构组织起来，用户A可从目录中得到相应的证书以建立到B的以下证书链：
               X《W》W《V》V《U》U《Y》Y《Z》Z《B》
               并通过该证书链获取B的公开密钥。
               类似地，B可建立以下证书链以获取A的公开密钥：
               X《W》W《V》V《U》U《Y》Y《Z》Z《A》
               证书的吊销
               从证书的格式上可以看到，每个证书都有一个有效期，然而有些证书还未到截止日期就会被发放该证书的CA吊销，这可能是由于用户的私钥已被泄漏，或者该用户不再由该CA来认证，或者CA为该用户签署证书的私钥已经泄漏。为此，每个CA还必须维护一个证书吊销列表（Certificate Revocation List，CRL），其中存放所有未到期而被提前吊销的证书，包括该CA发放给用户和发放给其他CA的证书。CRL还必须由该CA签字，然后存放于目录中以供他人查询。
               CRL中的数据域包括发行者CA的名称、建立CRL的日期、计划公布下一CRL的日期以及每个被吊销的证书数据域。被吊销的证书数据域包括该证书的序列号和被吊销的日期。对一个CA来说，它发放的每个证书的序列号是唯一的，所以可用序列号来识别每个证书。
               因此，每个用户收到他人消息中的证书时都必须通过目录检查这一证书是否已经被吊销，为避免搜索目录引起的延迟以及因此而增加的费用，用户自己也可维护一个有效证书和被吊销证书的局部缓存区。
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第8题    在手机中做本题