密码学基础

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2024-05-31 09:46| 来源: 网络整理| 查看: 265

密码学基础-对称密码/公钥密码 加解密说明1.加密解密必要因素加密安全性说明 什么是对称密码图示说明对称密码详解什么是DES?举例说明 什么是3DES什么是AES? 公钥密码什么是RSA? 对称密钥和公钥密码优缺点对比对称密码对称密码算法总结对称密码存在的问题? 公钥密码公钥密码存在的问题: 混合密码系统混合密码加密过程混合密码解密过程

加解密说明 1.加密解密必要因素

1)一个加密/解密的过程,必须包含以下基本因素:

明文文件+加密算法+加密密钥=密文文件密文文件+加密算法的逆运算+加密密钥=明文文件

2)依据密钥的使用方法,可以将密码分为两种:

对称密码:相同的密钥加解密,别称‘共享密钥密码公钥密码:不同的密钥加解密,别称‘非对称密码’混合密码系统,就是将这两种算法的优点提取出来,形成的一个密码算法。

说明:不管对称密码,还是公钥密钥,这两种算法都存在自己的优缺点,

加密安全性说明

1.完整性 为了确保数据包在传输过程中没有被恶意修改,可通过单向散列函数机制来实现完整性检查。 2.认证 基于消息认证码,能够实现认证 认数据包为真实的对等体设备所发送的数据包 3.数字签名 防止抵赖,通过签名证实确实是该设备发送的数据包

什么是对称密码 图示说明

对称密钥即使用相同的密钥进行加密和解密

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对称密码详解

需要掌握的“对称密码’有以下几种

DES3DESAES 什么是DES?

1.DES是数据加密标准,IBM开发于1975年 2.将数据包划分为等长的64比特,从而进行加密的对称密码算法 1)块大小为64比特 2)密钥长度为64比特,实际长度为56比特,8位为校验位(奇偶校验位,用来校验密钥完整性的) 3.DES由于密钥长度原因已不再安全,因为密码长度太短,通过遍历就可以试出密码,以下是之前的一些破解的案例: 1)在1997年,96天破解密钥 明文 2)在1998年,41天破解密钥(98年第一次) 128比 3)在1998年,56小时破解密钥(98年第二次) 特 4)在1999年,22小时破解密钥 那么现在的话,破解是分钟级别的 4.DES仅作为系统学习的知识点,不再使用该算法进行加解密

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举例说明

如图所示,假如一个数据包是128比特,那么DES加密时,会将数据包划分为等长的64比特进行加密,密钥长度为64比特,实际长度为56比特,8位为校验位,最后得到密文128比特

什么是3DES

1.基于DES密钥长度导致的安全问题,IBM在1999年创建了3DES 2.3DES密钥长度放大3倍,为 168bit (56*3) 3.说明 1)当3DES中加解密密钥全部相同,则3DES=DES,3DES兼容DES -密钥长度为64比特,实际密钥长度为56比特 2)当3DES中有两把密钥不同,3DES=DES-EDE2 -密钥长度为128比特,实际密钥长度为112比特 3) 只有3DES中三把密钥全部不同时,3DES=3DES 4.3DES由于处理速度不高,较少用于新的用途

在这里插入图片描述 如图所示,3DES会做三个加密,每一次的密钥都不一样:加密、解密、加密,分别使用不同密钥,但是效率不高

什么是AES?

1.高级加密标准。NIST于2002年研发 2.将数据包划分为等长的128比特,从而进行加密的对称密码算法

1)块大小为128比特2)密钥长度有三种:128、192、256比特

3.AES安全,快速,是现在主流的密码算法

说明: 密钥长度有三种:128、192、256比特,密钥长度越长,安全性越强,资源浪费越多

公钥密码

1.不同的密钥进行加密和解密 1)私钥 2)公钥 2.使用公钥/私钥加密,就必须使用私钥/公钥解密 3.需要掌握的“公钥密码’有以下几种: 1)DH 2) RSA

在这里插入图片描述 如图所示:

公钥密钥:会产生一对密钥

使用公钥加密,谁都可以拿到私钥解密,保留在本地 用公钥加密数据包,只能用私钥解密 什么是RSA?

1.公共密钥加密系统,1979年由Rivest,Shamir,Adelman三人开发 2.支持密钥长度为1024、2048位甚至更长 3.如图,解释了为何RSA被称为“公共密钥加密系统”

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对称密钥和公钥密码优缺点对比 对称密码 对称密码算法总结 优点:加解密速度极快缺点:需要解决密钥共享问题! 对称密码存在的问题? 1.我们如何安全的将密钥传递给对方?2.如果有绝对安全的传递方法,还需要加密吗?如果有绝对安全的方法,那使用安全的方法加密数据是不是就可以了,也不需要对称密码了。。。。

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公钥密码 优点:解决了密钥共享的问题缺点:处理速度远低于对称密码,这意味着公钥密码对大型文件的处理效率较低 公钥密码存在的问题: 如何证明你的“公钥”就是你的‘公钥’?(中间人攻击) 混合密码系统

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混合密码加密过程

1.如图,为混合密码系统加密过程 2.中间的虚线将方框分成左右两个部分: 1)右边使用对称密码加密明文信息 2)左边使用接收者公钥加密会话密钥 会话密钥由伪随机数临时产生,用于加密对称密码 3)最后组合,就成了输出的密文 3.会话密钥是对称密码的密钥,同时也是公钥的明文

在这里插入图片描述 说明:

明文->使用对称密码加密 会话密钥->加密对称密码 接收者公钥->加密会话密钥

最终得到了三部分的加密包,发给接收者

其中会话密钥是使用伪随机函数产生了,这样每一次会话都会产生一个随机数,避免被破解

混合密码解密过程

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解密过程: 使用接收者的私钥,先接触会话密钥, 再使用会话密钥解出对称密码, 根据对称密码最终解出明文

必须经过这三步



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