應用密碼學胡向東版習題和思考題答案

1、第1章緒論1－1為什么會有信息安全問題的出現(xiàn)？答題要點：（1）當今知識經(jīng)濟社會，信息資源是重要的資源形式，大到一個國家、小至某一個人，擁有的信息資源越多、越早獲取到信息資源，就在整個國家安全、經(jīng)濟與社會競爭中處于更有利的地位；（2）網(wǎng)絡(luò)自身的安全缺陷難以堵住安全漏洞；（3）網(wǎng)絡(luò)的開放性特征為攻擊者提供了方便之門；（4）人為因素，包括人的無意失誤、黑客攻擊、管理不善等。1－2簡述密碼學與信息安全的關(guān)系。答題要點：密碼技術(shù)是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息安全

2、的核心技術(shù)，是保護數(shù)據(jù)最重要的工具之一。通過加密變換，將可讀的文件變換成不可理解的亂碼，從而起到保護信息和數(shù)據(jù)的作用。它直接支持機密性、完整性和非否認性。密碼學盡管在網(wǎng)絡(luò)信息安全中具有舉足輕重的作用，但密碼學絕不是確保網(wǎng)絡(luò)信息安全的唯一工具，它也不能解決所有的安全問題。密碼編碼與密碼分析是一對矛和盾的關(guān)系。1－3簡述密碼學發(fā)展的三個階段及其主要特點。答題要點：密碼學的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：（1）古代加密方法。特點：作為密碼學發(fā)展的起始

3、階段，所用方法簡單，體現(xiàn)了后來發(fā)展起來的密碼學的若干要素，但只能限制在一定范圍內(nèi)使用。主要基于手工的方式實現(xiàn)。（2）古典密碼。特點：加密方法一般是文字置換，使用手工或機械變換的方式實現(xiàn)。古典密碼系統(tǒng)已經(jīng)初步體現(xiàn)出近代密碼系統(tǒng)的雛形，它比古代加密方法更復雜，但其變化量仍然比較小。轉(zhuǎn)輪機的出現(xiàn)是這一階段的重要標志，傳統(tǒng)密碼學有了很大的進展，利用機械轉(zhuǎn)輪可以開發(fā)出極其復雜的加密系統(tǒng)，缺點是密碼周期有限、制造費用高等。（3）近代密碼。特點：這一

4、階段密碼技術(shù)開始形成一門科學，利用電子計算機可以設(shè)計出更為復雜的密碼系統(tǒng)，密碼理論蓬勃發(fā)展，密碼算法設(shè)計與分析互相促進，出現(xiàn)了大量的密碼算法和各種攻擊方法。另外，密碼使用的范圍也在不斷擴張，而且出現(xiàn)了以DES為代表的對稱密碼體制和RSA為代表的非對稱密碼體制，制定了許多通用的加密標準，促進網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的發(fā)展。1－4近代密碼學的標志是什么？答：1949年ClaudeShannon發(fā)表論文Thecommunicationtheyofsecre

5、cysystems，1976年W.Diffie和M.Hellman發(fā)表論文Newdirectionsincryptography，以及美國數(shù)據(jù)加密標準DES的實施。1－5安全機制是什么？主要的安全機制有哪些？答題要點：所謂安全機制，是指用來保護系統(tǒng)免受偵聽、阻止安全攻擊及恢復系統(tǒng)的機制。OSI安全框架－X.800方案的安全機制可分為兩類：特定的安全機制和通用的安全機制。主要的安全機制（略）。1－6什么是安全服務(wù)？主要的安全服務(wù)有哪些？答

6、題要點：安全服務(wù)就是加強數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和信息傳輸?shù)陌踩缘囊活惙?wù)，其目的在于利用一種或多種安全機制阻止安全攻擊。主要的安全服務(wù)包括：機密性（消息內(nèi)容析出，通信量分析）、完整性、鑒別、非否認性、訪問控制、可用性。個明文－密文對。即知道一定數(shù)量的密文和對應的明文。（3）選擇明文攻擊選擇明文攻擊的破譯者除了知道加密算法外，他還可以選定明文消息，并可以知道對應的加密得到的密文。即知道選擇的明文和對應的密文。（4）選擇密文攻擊與選擇性明文攻擊相對

7、應，破譯者除了知道加密算法外，還包括他自己選定的密文和對應的、已解密的原文。即知道選擇的密文和對應的明文。（5）選擇文本攻擊是選擇明文攻擊與選擇密文攻擊的結(jié)合。破譯者已知的東西包括：加密算法、由密碼破譯者選擇的明文消息和它對應的密文、以及由密碼破譯者選擇的猜測性密文和它對應的已破譯的明文。2－4KerchkoffsKerchkoffs原則的基本內(nèi)容是什么？原則的基本內(nèi)容是什么？答：Kerchkoffs原則的基本內(nèi)容是：密碼系統(tǒng)中的算法即

8、使為密碼分析者所知，也無助于用來推導出明文或密鑰。也就是說，密碼系統(tǒng)的安全性不應取決于不易被改變的事物（算法），而應只取決于可隨時改變的密鑰。2－5一個密碼系統(tǒng)實際可用的條件是什么？一個密碼系統(tǒng)實際可用的條件是什么？答：一個密碼系統(tǒng)實際可用的條件是：（1）每一個加密函數(shù)和每一個解密函數(shù)都能有效地計算。（2）破譯者取得密文后將不能在有效的時間或成本范圍內(nèi)破解出密鑰或明文。（3）一個密碼系統(tǒng)是安全的必要條件：窮舉密鑰搜索將是不可行的，即密鑰

9、空間非常大。2－6密碼系統(tǒng)如何分類？密碼系統(tǒng)如何分類？答：密碼編碼系統(tǒng)通常有三種獨立的分類方式：（1）按照明文變換到密文的操作類型可分為代替和換位。–代替：即明文中的每個元素（比特、字母、比特組合或字母組合）被映射為另一個元素。該操作主要達到非線性變換的目的。–換位：即明文中的元素被重新排列，這是一種線性變換，對它們的基本要求是不丟失信息（即所有操作都是可逆的）。（2）按照所用的密鑰數(shù)量多少可分為單密鑰加密和雙密鑰加密。–單密鑰加密：即

10、發(fā)送者和接收者雙方使用相同的密鑰，該系統(tǒng)也稱為對稱加密、秘密密鑰加密或常規(guī)加密。–雙密鑰加密：即發(fā)送者和接收者各自使用一個不同的密鑰，這兩個密鑰形成一個密鑰對，其中一個可以公開，稱之為公鑰，另一個必須為密鑰持有人秘密保管，稱之為私鑰。該系統(tǒng)也稱為非對稱加密或公鑰加密。（3）按照明文被處理的方式不同可分為分組加密和流加密。–分組加密：一次處理一塊（組）元素的輸入，對每個輸入塊產(chǎn)生一個輸出塊。即一個明文分組被當作一個整體來產(chǎn)生一個等長的密文

11、分組輸出，通常使用的是64位或128位的分組大小。–流加密：也稱為序列密碼，即連續(xù)地處理輸入元素，并隨著該過程的進行，一次產(chǎn)生一個元素的輸出。即一次加密一個比特或一個字節(jié)。2－7網(wǎng)絡(luò)安全模型和網(wǎng)絡(luò)訪問安全模型各適用于什么場合？網(wǎng)絡(luò)安全模型和網(wǎng)絡(luò)訪問安全模型各適用于什么場合？答：網(wǎng)絡(luò)安全模型和網(wǎng)絡(luò)訪問安全模型分別適用于網(wǎng)絡(luò)傳輸中的信息安全(動態(tài)數(shù)據(jù)的安全)和計算機系統(tǒng)中的信息安全(靜態(tài)數(shù)據(jù)的安全)兩種場合。2－8什么是對稱密碼體制和非對稱

12、密碼體制？各有何優(yōu)、缺點？什么是對稱密碼體制和非對稱密碼體制？各有何優(yōu)、缺點？答：對稱密碼體制的基本特征是加密密鑰與解密密鑰相同。對稱密碼體制的優(yōu)缺點：（1）優(yōu)點：加密、解密處理速度快、保密度高等。（2）缺點：①密鑰是保密通信安全的關(guān)鍵，發(fā)信方必須安全、妥善地把密鑰護送到收信方，不能泄露其內(nèi)容，如何才能把密鑰安全地送到收信方，是對稱密碼算法的突出問題。對稱密碼算法的密鑰分發(fā)過程十分復雜，所花代價高。②多人通信時密鑰組合的數(shù)量會出現(xiàn)爆炸性