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《密码编码学与网络安全》复习题答案

《密码编码学与网络安全》复习题1.信息安全(计算机安全)目标是什么?机密性(confidentiality):防止未经授权的信息泄漏完整性(integrity):防止未经授权的信息篡改可用性(avialbility):防止未经授权的信息和资源截留抗抵赖性、不可否认性、问责性、可说明性、可审查性(accountability):真实性(authenticity):验证用户身份2.理解计算安全性(即one-time pad的理论安全性)使用与消息一样长且无重复的随机密钥来加密信息,即对每个明文每次采用不同的代换表不可攻破,因为任何明文和任何密文间的映射都是随机的,密钥只使用一次3.传统密码算法的两种基本运算是什么?代换和置换前者是将明文中的每个元素映射成另外一个元素;后者是将明文中的元素重新排列。

4.流密码和分组密码区别是什么?各有什么优缺点?分组密码每次处理一个输入分组,对应输出一个分组;流密码是连续地处理输入元素,每次输出一个元素流密码Stream: 每次加密数据流的一位或者一个字节。

连续处理输入分组,一次输出一个元素,速度较快。

5.利用playfair密码加密明文bookstore,密钥词是(HARPSICOD),所得的密文是什么?I/JD RG LR QD HGHARPS bo ok st or ex I/JD DG PU GO GVI/JCODBEFGKLMNQTUVWXYZ6.用密钥词cat实现vigenere密码,加密明文vigenere coper,所得的密文是什么?XIZGNXTEVQPXTKey: catca t ca tcatcatcatPlaintext: vigenere coperChipertext: XIZGNXTE VQPXT7.假定有一个密钥2431的列置换密码,则明文can you understand的密文是多少?YNSDCODTNURNAUEAKey: 2 4 3 1Plaintext: c a n yo u u nd e r st a n dChipertext: YNSDCODTNURNAUEA8.什么是乘积密码?多步代换和置换,依次使用两个或两个以上的基本密码,所得结果的密码强度将强与所有单个密码的强度.9.混淆和扩散的区别是什么?扩散(Diffusion):明文的统计结构被扩散消失到密文的,使得明文和密文之间的统计关系尽量复杂.即让每个明文数字尽可能地影响多个密文数字混淆(confusion):使得密文的统计特性与密钥的取值之间的关系尽量复杂,阻止攻击者发现密钥10.Feistel密码中每轮发生了什么样的变化?将输入分组分成左右两部分。

以右半部数据和子密钥作为参数,对左半部数据实施代换操作。

将两部分进行互换,完成置换操作。

11.S-Box的概念S盒用在DES算法中,每个s盒都由6位输入产生4位输出,所有说,s盒定义了一个普通的可逆代换。

相当程度上,DES的强度取决于s盒的设计,但是,s盒的构造方法是不公开的12.AES每轮变化中设计的基本操作有哪些?每轮包括4个阶段:字节代换、行移位、列混淆、轮密钥加13.DES、AES和RC4之间的比较(建议比较分组大小、密钥长度、相对速度、安全强度、14.AES与DES相比有优点?3DES与DES相比的变化有哪些?什么是2DES中的中间相遇攻击?(1) AES更安全。

(2) 3DES增加了1到2个密钥,进行多轮DES,安全性更高。

(3) C = EK2(EK1(P)) ⇒ X = EK1(P) = DK2(C)给定明文密文对(P,C)对所有256个密钥,加密P,对结果按X排序与T中对所有256个密钥,解密C,解密结果与T中的值比较找出K1,K2使得EK1(P) = DK2(C)用k1和k2对P加密,若结果为C,则认定这两个密钥为正确的密钥15.分组密码的工作模式有哪些?及优缺点?A.ECB,电码本模式,一次处理64位明文,每次使用相同的密钥加密。

任何64位的“”明文组都有唯一的密文与之对应,有结构化的缺点。

B.CBC,密码分组连接模式,克服了ECB“”中结构化的缺点,同样的明文变成密文之后就不同了,而且加密必须从头到尾C.CFB,密码反馈模式.一次处理M位,上一个分组的密文产生一个伪随机数输出的加密算法的输入,该输出与明文的异或,作为下一个分组的输入。

 D.OFB,输出反馈模式,与CFB基本相同,只是加密算法的输入是上一次DES的输出。

E.计数器模式,计数器被初始化为某个值,并随着消息块的增加其值加1,在于明文组异或得到密文组。

也可用于流密码。

16.RSA算法中密钥的生成和加密解密过程。

生成过程RSA的加解密为:给定消息M = 88 ( 88<187)加密:C = 887 mod 187 = 11解密:M = 1123 mod 187 = 8817.RSA 算法计算实例(给定p,q,e,m/c ,计算n, )(n ϕ,d,c/m )1. 选择素数: p =17 & q =112. 计算n = pq =17×11=1873. 计算ø(n )=(p–1)(q-1)=16×10=1604. 选择e : gcd(e,160)=1; 选择e =75. 确定d : de=1 mod 160 and d < 160 ,d=23因为23×7=161= 1×160+16. 公钥KU={7,187}7. 私钥KR={23,17,11}18.描述Diffie-Hellman 密钥交换机制。

算法:A .双方选择素数p 以及p 的一个原根aB .用户A 选择一个随机数Xa < p ,计算Y a=aXa mod pC .用户B 选择一个随机数Xb < p ,计算Yb=aXb mod pD .每一方保密X 值,而将Y 值交换给对方E .用户A 计算出K=YbXa mod pF .用户B 计算出K=YaXb mod pG .双方获得一个共享密钥(aXaXbmod p)素数p 以及p 的原根a 可由一方选择后发给对方19.描述Diffie-Hellman 算法(DH 算法)中中间人攻击发生的过程。

中间人攻击1 双方选择素数p 以及p 的一个原根a(假定O 知道)2 A 选择Xa<p,计算Y a=aXa mod p, A ◊B: Y a3 O 截获Ya,选Xo,计算Y o=aXo mod p,冒充A ◊B:Yo4 B 选择Xb<p,计算Yb=aXb mod p, B ◊A: Yb5 O 截获Yb,冒充B ◊A:Yo6 A 计算: (Xo)Xa ≡(aXo)Xa ≡aXoXa mod p7 B 计算: (Xo)Xb ≡(aXo)Xb ≡aXoXb mod pY AY BÓû§A Óû§B8 O计算: (Y a)Xo≡aXaXo mod p, (Yb)Xo≡aXbXo mod pO无法计算出aXaXb mod pO永远必须实时截获并冒充转发,否则会被发现20.如何使用公钥密码实现数据的保密性、完整性和数据源认证(签名)?发送方用其私钥对消息签名。

可以通过对整条消息加密或者对消息的一个小的数据块“”(消息认证码/摘要)加密来产生。

E(K,[M||E(PRa,H(M))]) 其中K为PUb解密时,第一步解密使用B的私钥,然后使用A的公钥。

21.对比对称算法和公钥算法?(建议从用途,速度和效率等方面)对称算法:速度快,主要用于数据加密,只有一个密钥。

公钥算法:速度较慢,主要用于数字签名和密钥交换,有两个密钥22.对称密钥分配有哪些方法?(注意和重放攻击相结合)对于参与者A和B,密钥分配有以下几种:A.密钥由A选择,并亲自交给BB.第三方选择密钥后亲自交给A和BC.如果A和B以前或最近使用过某密钥,其中一方可以用它加密一个新密钥后在发送给另一方。

D.A和B与第三方均有秘密渠道,则C可以将一密钥分别发送给A和B别人卷子上的分配方式:传统加密方法Needham/Schroeder Protocol [1978]1、A → KDC:IDA||IDB||N12、KDC → A:EKa[Ks||IDB||N1||EKb[Ks||IDA]]3、A → B: EKb[Ks||IDA]4、B → A: EKs[N2]5、A → B: EKs[f(N2)]保密密钥Ka和Kb分别是A和KDC、B和KDC之间共享的密钥。

本协议的目的就是要安全地分发一个会话密钥Ks给A和B。

A在第2步安全地得到了一个新的会话密钥,第3步只能由B解密、并理解。

第4步表明B 已知道K s了。

第5步表明B相信A知道K s并且消息不是伪造的。

第4,5步目的是为了防止某种类型的重放攻击。

特别是,如果敌方能够在第3步捕获该消息,并重放之,这将在某种程度上干扰破坏B方的运行操作。

上述方法尽管有第4,5步的握手,但仍然有漏洞假定攻击方C已经掌握A和B之间通信的一个老的会话密钥。

C可以在第3步冒充A利用老的会话密钥欺骗B。

除非B记住所有以前使用的与A通信的会话密钥,否则B无法判断这是一个重放攻击。

如果C可以中途截获第4步的握手信息,则可以冒充A在第5步响应。

从这一点起,C就可以向B发送伪造的消息而对B来说认为是用认证的会话密钥与A进行的正常通信。

Denning Protocol [1982] 改进(加入时间戳):1、A → KDC:ID A||ID B2、KDC → A:E Ka[K s||ID B||T||E Kb[K s||ID A||T]]3、A → B: E Kb[K s||ID A||T]4、B → A: E Ks[N1]5、A → B: E Ks[f(N1)]| Clock - T | < ∆t1 + ∆t2其中:∆t1是KDC时钟与本地时钟(A或B)之间差异的估计值;∆t2 是预期的网络延迟时间。

23.公钥算法中公钥的分配和管理有哪些方法?公钥的分配A.公开发布B.公开可访问目录C.公钥授权D.公钥证书24.消息认证码的概念和基本用途?(237页图)MAC(Message Authentication Code),消息认证码,也是一种认证技术,它利用密钥来产生一个固定长度的短数据块,并将数据块附加在消息之后,格式如:MAC(M)|| M。

消息和MAC一起发送到接受方。

从而,接受方可以知道消息没有经过篡改,真正来自发送方(MAC的密钥)和消息的时效性(如果MAC中包含序列号)。

从这个层面来说,hash是没有密钥的MAC25.什么是散列函数的基本用途有哪些?(239页图)保密、认证和签名26.安全散列函数有哪些特性?什么是碰撞?找到一个碰撞意味着什么?代价是多大?生日悖论和生日攻击。

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