計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全技術(shù)電子課件ch04加密與認(rèn)證(已修改)
2025-02-02 17:08 本頁面
【正文】 《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全技術(shù)》教學(xué)課件 1 加密與認(rèn)證技術(shù) 第 4 章 2 基本內(nèi)容 ?信息的加密變換是目前實(shí)現(xiàn)安全信息系統(tǒng)的主要手段，通過利用不同的加密技術(shù)可以對信息進(jìn)行變換，從而實(shí)現(xiàn)信息的保密和隱藏。信息保密技術(shù)是信息安全的基礎(chǔ)內(nèi)容，本章從密碼體制開始，介紹加密算法和加密算法在信息系統(tǒng)中的應(yīng)用。 3 加密技術(shù)概述 信息安全主要包括 系統(tǒng)安全 和 數(shù)據(jù)安全 兩個方面。 系統(tǒng)安全一般采用防火墻、防病毒及其他安全防范技術(shù)等措施，是屬于被動型的安全措施 。 數(shù)據(jù)安全則主要采用現(xiàn)代密碼技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行主動的安全保護(hù)，如數(shù)據(jù)保密、數(shù)據(jù)完整性、身份認(rèn)證等技術(shù)。 4 加密技術(shù)概述 密碼學(xué)是研究數(shù)據(jù)的加密、解密及其變換的學(xué)科， 涵蓋 數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子與通信學(xué)科。 密碼技術(shù)不僅服務(wù)于信息的加密和解密，還是身份認(rèn)證、訪問控制、數(shù)字簽名等多種安全機(jī)制的基礎(chǔ)。 密碼技術(shù)包括密碼算法設(shè)計(jì)、密碼分析、安全協(xié)議、身份認(rèn)證、消息確認(rèn)、數(shù)字簽名、密鑰管理、密鑰托管等技術(shù)，是保護(hù)大型網(wǎng)絡(luò)傳輸信息安全的唯一實(shí)現(xiàn)手段，是保障信息安全的核心技術(shù)。它以很小的代價(jià)，對信息提供一種強(qiáng)有力的安全保護(hù)。 5 加密技術(shù)一般原理 加密技術(shù)概述 加密技術(shù)的基本思想就是偽裝信息，使非法接入者無法理解信息的真正含義。 偽裝就是對信息進(jìn)行一組可逆的數(shù)學(xué)變換。我們稱偽裝前的原始信息為 明文 ,經(jīng)偽裝的信息為 密文 ，偽裝的過程為 加密 。 用于對信息進(jìn)行加密的一組數(shù)學(xué)變換稱為 加密算法 。 為了有效控制加密、解密算法的實(shí)現(xiàn)，在這些算法的實(shí)現(xiàn)過程中，需要有某些只被通信雙方所掌握的專門的、關(guān)鍵的信息參與，這些信息就稱為 密鑰 。用作加密的稱 加密密鑰 ，用作解密的稱作 解密密鑰 。 6 加密技術(shù)概述 借助加密手段，信息以密文的方式歸檔存儲在計(jì)算機(jī)中，或通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)進(jìn)行傳輸，因此即使發(fā)生非法截取數(shù)據(jù)或因系統(tǒng)故障和操作人員誤操作而造成數(shù)據(jù)泄漏，未授權(quán)者也不能理解數(shù)據(jù)的真正含義，從而達(dá)到了信息保密的目的。 圖 41 保密通信系統(tǒng)模型 加 密 變 換C = Ek 1（ m ）明 文 m發(fā) 送 者 A信 息 傳 送 信 道密 文 c明 文 m接 收 者 B解 密 變 換m = Dk 2（ c ）非 法 接 入 者直 接 注 入密 碼 分 析搭 線 竊 聽竊 聽 者明 文 m ’加 密 器 解 密 器密 鑰 傳 送 信 道密 鑰 k1密 鑰 k27 加密技術(shù)概述 防止消息被篡改、刪除、重放和偽造的一種有效方法是使發(fā)送的消息具有被驗(yàn)證的能力，使接收者或第三者能夠識別和確認(rèn)消息的真?zhèn)危瑢?shí)現(xiàn)這類功能的密碼系統(tǒng)稱為 認(rèn)證系統(tǒng) (Authentication System)。消息的認(rèn)證性和消息的保密性不同，保密性是使截獲者在不知密鑰條件下不能解讀密文的內(nèi)容，而認(rèn)證性是使不知密鑰的人不能構(gòu)造出一個密報(bào)，使意定的接收者脫密成一個可理解的消息(合法的消息 )。 認(rèn)證系統(tǒng)的基本要求 ： 1） 意定的接收者能夠檢驗(yàn)和證實(shí)消息的合法性和真實(shí)性 。 2） 消息的發(fā)送者對所發(fā)送的消息不能抵賴 。 3） 除了合法消息發(fā)送者外 ， 其他人不能偽造合法的消息 ， 而且在已知合法密文 c和相應(yīng)消息 m下 ， 要確定加密密鑰或系統(tǒng)地偽裝合法密文在計(jì)算上是不可行的 。 4）必要時(shí)可由第三者做出仲裁。 8 加密技術(shù)概述 密碼學(xué)與密碼體制 密碼學(xué)包括 密碼設(shè)計(jì) 與 密碼分析 兩個方面，密碼設(shè)計(jì)主要研究加密方法，密碼分析主要針對密碼破譯，即如何從密文推演出明文、密鑰或解密算法的學(xué)問。這兩種技術(shù)相互依存、相互支持、共同發(fā)展。 加密算法的三個發(fā)展階段： ?古典密碼 ?對稱密鑰密碼（單鑰密碼體制） ?公開密鑰密碼（雙鑰密碼體制）。 這些算法按密鑰管理的方式可以分為對稱算法與非對稱算法兩大類，即我們通常所說的 對稱密鑰密碼體制 和 非對稱密鑰密碼體制 。 9 加密技術(shù)概述 1．對稱密鑰密碼體制 傳統(tǒng)密碼體制所用的加密密鑰和解密密鑰相同，或?qū)嵸|(zhì)上等同（即從一個可以推出另外一個），我們稱其為對稱密鑰、私鑰或單鑰密碼體制。對稱密鑰密碼體制不僅可用于數(shù)據(jù)加密，也可用于消息的認(rèn)證。 對稱算法又可分為序列密碼和分組密碼兩大類。序列密碼每次加密一位或一字節(jié)的明文，也稱為流密碼。序列密碼是手工和機(jī)械密碼時(shí)代的主流方式。分組密碼將明文分成固定長度的組，用同一密鑰和算法對每一塊加密，輸出也是固定長度的密文。最典型的就是 1977年美國國家標(biāo)準(zhǔn)局頒布 DES算法。 10 加密技術(shù)概述 圖 42 對稱密鑰密碼體制的通信模型 11 加密技術(shù)概述 單鑰密碼體制的 優(yōu)點(diǎn) 是： 安全性高且加、解密速度快 其 缺點(diǎn) 是： 進(jìn)行保密通信之前，雙方必須通過安全信道傳送所用的密鑰。這對于相距較遠(yuǎn)的用戶可能要付出較大的代價(jià)，甚至難以實(shí)現(xiàn)。 例如，在擁有眾多用戶的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使 n個用戶之間相互進(jìn)行保密通信，若使用同一個對稱密鑰，一旦密鑰被破解，整個系統(tǒng)就會崩潰；使用不同的對稱密鑰，則密鑰的個數(shù)幾乎與通信人數(shù)成正比 [需要 n*(n1)個密鑰 ]。由此可見，若采用對稱密鑰，大系統(tǒng)的密鑰管理幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。 1
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