信息与网络安全笔记2

第三章 对称密钥加密

1.流密码：信息长度与密钥相同（种子密码延伸为key）

分组密码：（confusion）扰乱+（diffusion）扩散

2.作用

流密码加密

适用于无线设备或数据速率极高的系统

A5 / 1

1. 基于（3个）移位寄存器：X->19bits (x0...x18)    Y->22bits (y0...y21) Z->23bits (z0...z22)

（图中寄存器右移、t的仨公式、流密码位S的公式、最后俩公式 (#`O′)）

1. 多数投票函数：给定三个二进制位x、y和z，定义多数投票函数maj(x, y,z)。也就是说，如果x、y和z的多数为0，那么函数返回0;否则，函数返回1。因为二进制位的个数为奇数，所以不会存在无法判决的情况，因此该函数的定义不会存在问题'。

2. 设计用于硬件实现

3. 用于GSM移动电话系统，蜂窝式移动电话系统中的语音加密

   现在仍用于一些资源受限设备中

RC4

1. 基于一个不断变化的查找表；使用了很多地方，例如SSL,TSL,WEP

算法本质是查找表；包括了256字节的一个排列置换；

1. 在每一步，RC4做以下操作：

①交换当前查找表中的元素

②从表中选择一个密钥流字节(从查询表中选出一个字节)

1. RC4的每一步都会产生一个字节：软件上高效

A5/1的每一步只产生一个比特：硬件高效

1. RC4在如此广泛的应用中取得成功的主要因素是它的速度和简单性(经过优化适合软件实现)。

分组密码加密

特点：①明文和密文由固定大小的块组成(固定大小分组)

②通过循环函教迭代从明文中得到密文

③轮函数的输入由上一轮的按键和输出组成

④通常在软件中实现

(不断做迭代，当前输入时上一轮函数的结果和密钥的综合使用)

Feistel 密码

1.特点

①一种典型的分组密码

②将明文分成了左右两部分 P=（L，R）

③式中的 F 可以为任意函数，只是特定函数才能保持安全

DES算法(属于Feistel 密码)

（Data Encryption Standard）    数据加密标准

1. 概念

DES是具备如下基本特性的Feistel密码方案:

①共16轮计算    ②64位分组长度    ③56位密钥    ④48位子密钥

1. 过程

①扩展函数： 32位 -> 48 位

②S-boxes ： 2位表行 + 4位表列    6位输入 -> 4位输出

③P盒置换 ：32位 -> 32位

④左右交换 ： 使加密算法一致（大概为DES的最后一步处理）

1. 安全性

①安全性很大程度取决于S盒（只有S盒非线性）

②至今仍未发现捷径

③攻击方式本质上是穷举的密钥搜索

④被攻击和替代主要还是密钥长度太短了

3DES

1.产生背景：单重DES在穷举攻击下相对比较脆弱

2.用两个密钥 加密 - 解密 - 加密

①向后兼容        ②112bits 足够

3.采用的是56位的密钥

AES

（Advanced Encryption Standard）    高级加密标准

1.特点（可逆）

①块大小：128 bits （视为4x4字节数组）

 密钥长度： 128、192、256（为64倍数）

rounds : 10 ~ 14 rounds

2.AES包含的四个函数

①字节替换：非线性，类似S盒，可逆

②（循环）行移位操作 ： 第 i 行循环左移 i - 1 位

③列混合操作 ：列元素矩阵 -> 新的列元素

（可看作一列元素去乘一矩阵获得新的列元素）

④轮密钥合并操作 ： Block ⊕ Subkey -> new （有专门密钥分配算法）

3.公钥 私钥

公钥 : (N , e)

私钥 : d , (p - 1) (q - 1)

应用的不同模式( ECB    CBC    CTR )

IDEA ： 国际数据加密算法

不同算法的比较

分组密码模式

1. 电报密码本 ECB

对于固定的密钥 K , 在明文分组和密文分组之间创建了固定的映射

对每个明文块进行独立加密

明显,但存在严重安全问题,在实践中无法使用

1. 密文分组链接模式 CBC (最常用)

把块链接起来

比ECB更安全 : 同样的明文不会产生同样的密文

无法消除 复制-粘贴攻击

1. 计数器模式 CTR

常常用于需要随机存取的场合

分组密码的作用类似于流密码

信息安全笔记

概要

1. 信息安全：信息或数据所代表或延伸的事务的安全

   信息安全以 计算机安全和网络安全 为主

2. 信息是有价值的数据，与数据的区别就是他有价值

3. 范围：数字签名、加密技术、完整性技术、认证技术

4. CIA：机密性（Confidentiality）、完整性（Integrity）、可用性（Availability）

5. 网络安全：①研究安全漏洞    ②研究攻防技术    ③信息对抗的威胁在增加    ④网络对国民经济的影响在加强

其他 笔记

1.访问控制：包括认证和授权

Access confrol includes both authentication(认证)and authorization(授权)

2.设计通用密码系统

3.典型的密码分析方法

（1）只知道密文

（2）知道部分明文-密文对

（3）可以选择部分明文加密

（4）根据观测到的密文选择下一明文

（5）用公钥加密假定的明文去与截获的密文匹配（只适用于公钥密码）

4.接收方如何验证消息验证码是否正确

5.公钥加密系统

6.数字签名(非对称加密可以做到 , 对称加密做不到)

(1) 发送者使用A的私钥签名信息

(2)任何人都可以使用A的公钥验证信息

(3)签名就是加密过程,验证就是解密过程

7.加密

(1)发送者使用 A 的公钥加密信息

(2)接收者使用 A 的私钥解密信息

8.入侵检测

(1) 分类

基于方法 : ① 基于异常    ② 基于特征

基于体系结构 : ① 基于主机    ② 基于网络

PS : 基于异常能够探测未知的，但不精准，很容易出错;基于特征的只能探测已知的，但很快，很精准.

9.访问

(1) 访问控制列表 : 按列存储,    访问能力列表 : 按行存储.

(Access Control Lists)

(2) 访问控制列表以资源为主, 访问能力列表以用户为主.

(Capabilities)

10.可信模型

三类: 垄断模型( Monopoly model ) 寡头模型( Oligarchy ) 无序模型(Anarchy model)

11.防火墙

(1) 没有标准的防火墙术语

(2) 防火墙类型

①包过滤器 ---- 在网络层工作

②状态包过滤器 ---- 传输层

③应用代理 ---- 应用层

第四章 公钥密码

RSA

1.N = p q , (p , q 为素数)

2.找到 d , 使 ed = 1 mod ( p - 1)( q - 1) (ed 互为逆元)

3.公钥 : ( N , e )

4.私钥 : d , ( p - 1)( q - 1)

5.加密 : C = M ^ e mod N ( e 为公钥 )

6.解密 : M = C ^ d mod N ( d 为 私钥)

7.证明 : M = C ^ d mod N = M ^ ed mod N

欧拉定理