计算机安全密码学复习（攻击分类安全服务分类AES公钥加密素数RSA消息认证散列函数MD5直接数字签名仲裁数字签名对称密码学信息战隐写术）

Posted 2022-12-02 托马斯大火车

文章目录

• 一、攻击的分类（第一章）
• 二、安全服务分类（第一章）
• 三、信息战（第一章）
• 四、隐写术（第二章）
• 五、AES是高级加密标准（第五章）
• 六、征集AES提出的五个要求（第五章）
• 七、AES的四个步骤（第五章）
• 八、公钥加密（第九章）
• 九、素数（第九章）
• 十、RSA（第九章）
• 十一、消息认证（第十一章）
• • 消息认证码（十一章）
• 十二、散列函数（第十二章）
• 十三、MD5（十二章）
• • 流程
  • • MD5预处理（填充）
• 十四、直接数字签名和仲裁数字签名的区别（第十三章）
• 十五、数字签名应该有哪些性质（第十三章）
• 十六、对称密码学的五个成分

• ---

• 其它
• 第二章
• • 对称密码和非对称密码的区别
  • 替换密码和置换密码的区别
• 第五章
• • 雪崩效应

一、攻击的分类（第一章）

（1）定义
可能导致安全被破坏发生的行为称为攻击。分为被动攻击和主动攻击。

（2）分类
①被动攻击，不改数据，易预防、难检测：

被动攻击类型	解释
消息内容的泄漏	一个非授权方介入系统的攻击，破坏保密性
流量分析	通过对通信业务流的观察（出现、消失总量、方向与频度），而推断（分析）出有用的信息，比如主机的位置、业务的变化等等。

②主动攻击，对数据操作，易检测、难预防：

主动攻击类型	解释
阻断	切断通信路径或端系统，破坏网络和系统的可用性
篡改	未经授权，修改信息，破坏系统或数据的完整性一个非授权方不仅介入系统而且在系统中‘瞎捣乱’的攻击，破坏完整性
重演	捕获一个数据单元，在以后的某个时机重传
伪造	假冒另一个实体发送信息或一个非授权方将伪造的客体插入系统中，破坏真实性（authenticity）的攻击
拒绝服务	通过耗尽目标系统的资源（计算资源、通信资源、存储资源）危害目标系统的正常使用
恶意代码	病毒、蠕虫、特洛伊木马、恶意脚本等
抵赖	源发抵赖、交付抵赖

二、安全服务分类（第一章）

（1）定义：加强数据处理系统和信息传输安全性的一系列服务
（2）目的：利用一种或多种安全机制阻止安全攻击
（3）分类

主动攻击类型	解释
认证	认证的作用就是保证通信的实体是它所声称的实体。两个实体可信、第三方不能伪装
访问控制	访问控制又称为存储控制。每个试图获得访问控制的实体必须被识别后才能获得其相应的权限。
数据保密性	对信息或资源的隐藏，使得信息不被未授权者访问。分为连接保密性、无连接保密性、选择域保密性、流量保密性
数据完整性	网络中传输的信息数据必须保持初始状态，没有第三方能够修改数据内容。是针对对数据进行修改、增加、删除或重新排序等攻击行为所采用的安全服务。
不可否认性	防止任一通信实体否认行为。当发方发送信息时，收方能够证明信息源合法。当收方接到信息时，发方能够证明信息目的地合法。
可用性	指对信息或资源的期望使用能力。可采用备份、资源冗余、灾难恢复等方式保证，用于从拒绝服务攻击中进行恢复。

三、信息战（第一章）

（1）定义：
信息战以覆盖全球的计算机网络为主战场，
以攻击对方的信息系统为主要手段，
运用高精尖的计算机技术，
不仅破坏军事指挥和武器控制系统，
而且会使其金融、交通、商业、医疗、电力等涉及国民经济命脉的诸多系统遭到破坏，
从而不费一枪一炮以达到攻城夺隘的目的。

（2）包括
①黑客战
Internet主干在美国，Internet上流动的信息80%在美国转，世界各国之间的通信许多要绕道美国.美国在信息战中掌握着较大的制信息权。

②病毒战
病毒的传染性、潜伏性和巨大的破坏性，作为一种新型电子战武器已越来越受世界各国军方的重视。

四、隐写术（第二章）

（1）定义
是加密的一种代替，指在消息中隐藏信息。

（2）例子
①隐藏信息是消息的子集。（藏头诗）
②隐形墨水
③隐藏在文件二进制中的最高位MSB或最低位LSB

五、AES是高级加密标准（第五章）

AES是高级加密标准，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准

六、征集AES提出的五个要求（第五章）

（1）是公开的；
（2）为单钥体制分组密码；
（3）密钥长度可变，可按需要增大；
（4）适于用软件和硬件实现；
（5）可以自由地使用，或按符合美国国家标准（ANST）策略的条件使用；

七、AES的四个步骤（第五章）

（1）字节代换
用一个S盒完成分组的字节到字节的替换

为了提高速度，字节代换是事先计算出各种情况下的结果，然后存于一个称为S盒的矩阵中。

实际运算时以查表的方式进行。

（2）行移位

（3）列混淆
这个矩阵c(x)要可逆

（4）轮密钥加
①轮密钥与状态进行逐比特异或。
②轮密钥由种子密钥通过密钥编排算法得到
③轮密钥长度与分组密钥长度相同

八、公钥加密（第九章）

（1）定义
公钥加密，也叫非对称加密。
由一对唯一性密钥（即公开密钥和私有密钥）组成的加密方法。
（2）例子
RSA算法

九、素数（第九章）

（1）定义
素数是指在大于1的自然数中，除了1和它本身以外不再有其他因数的自然数

十、RSA（第九章）

十一、消息认证（第十一章）

消息认证（message authentication）就是验证消息的完整性，当接收方收到发送方的报文时，接收方能够验证收到的报文是真实的和未被篡改的。它包含两层含义：一是验证信息的发送者是真正的而不是冒充的，即数据起源认证；二是验证信息在传送过程中未被篡改、重放或延迟等。

消息认证码（十一章）

十二、散列函数（第十二章）

单向散列函数，又称Hash Function，哈希函数、杂凑函数，是将任意长度的消息M映射成一个固定长度散列值h的函数：

h=H(M) ，其中，h的长度为m。

用途：
消息认证、数字签名。

十三、MD5（十二章）

MD5是信息摘要算法，可以产生出一个128位（16字节）的散列值（hash value），用于确保信息传输完整一致

流程

MD5预处理（填充）

例一

例二

实例

ps：0x是十六进制，最后那十六个M[n]也是用的十六进制表示

消息位（每个字符占8bit，比如’a’是8位）+填充位（左边第一位是1其它位是0，填充位不能没有，就是起码要有一个）+64（64位二进制里面写消息的长度）=512的倍数

十四、直接数字签名和仲裁数字签名的区别（第十三章）

（1）直接数字签名：
直接数字签名是只涉及到通信双方的数字签名。为了提供鉴别功能，直接数字签名一般使用公钥密码体制。

（2）仲裁数字签名
仲裁数字签名在通信双方的基础上引入了仲裁者的参与。通常的做法是所有从发送方X到接收方Y的签名消息首先发送到仲裁者A，A将消息及其签名进行一系列测试，以检查其来源和内容，然后将消息加上日期（时间戳由仲裁者加上），并与已被仲裁者验证通过的签名一起发给Y。仲裁者在这一类签名模式中扮演裁判的角色。前提条件：所有的参与者必须绝对相信这一仲裁机制工作正常。

十五、数字签名应该有哪些性质（第十三章）

(1) 能够验证签名产生者的身份，以及产生签名的日期和时间
(2) 能用于证实被签消息的内容
(3) 数字签名可由第三方验证，从而能够解决通信双方的争议

十六、对称密码学的五个成分

一个对称加密系统由五个部分组成，可以表述为
S=M，C，K，E，D
各字母的含义如下：
① M：明文空间，所有明文的集合。
② C：密文空间，全体密文的集合。
③ K：密钥空间，全体密钥的集合。
④ E：加密算法。
⑤ D：解密算法。

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其它

第二章

对称密码和非对称密码的区别

分类	对称密码	非对称密码
定义	加密和解密的秘钥使用的是同一个（解密是加密的逆运算）	与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥： 公开密钥（publickey）用于加密 、 私有密钥（privatekey）解密
举例	比如DES、AES	比如RSA、DSA

替换密码和置换密码的区别

分类	替换	置换
定义	将明文字母替换成其他字母，数字或者符号的方法	通过调整字母的顺序来保密，没有替换原有的字母
举例	比如凯撒密码、单表替换、多表替换、Playfair密码替换（都可以利用字幕出现的频率进行解密）	比如栅栏技术
缺点	可以利用字母出现的频率进行解密

第五章

雪崩效应

明文或秘钥的某一位发生变化会导致密文的很多位发生变化。这被称为雪崩效应。

如果相应的改变很小，可能给分析者提供缩小搜索秘钥或明文空间的渠道。

在明文发生1位的变化或秘钥发生1位变化的同等情况下，AES的雪崩效应比起DES要强一些。