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课件网) 二、 信息系统安全与防护 导学1 数据加密与安全 第三章 信息系统安全 学习目标 掌握常用数据加密的方法,口令与密钥,理解简单加密算法的原理。 知识过关 1. 数据加密与安全 (1)数据加密的原因及实现的主要安全目标。 ①原因:数据通过公共信道传输,数据面临着被非授权读取、截获、篡改、伪造等一系列安全问题。 ②主要安全目标:确保数据的保密性、完整性、不可否认性、存在性。 (2)密码与密钥。 ①口令:登录信息系统时,需要输入的密码。 ②密码:通常是指按特定编码规则,对通信双方的数据信息进行从明文到密文变换的一种技术方法。 ③密钥:在密码算法中引进的控制参数,对一个算法采用不同的参数值,其解密结果就不同。加密算法中的控制参数称为加密密钥,解密算法中的控制参数称为密钥。 ④密码系统:包括明文、密文、解密密钥和密码算法四个方面。 ⑤原有的信息称为明文(Plaintext,简称P)；明文经过加密变换后的形式称为密文(Ciphertext,简称C)；如图1所示,由明文变为密文的过程称为加密(Enciphering,简称E), 通常由加密算法来实现；如图2所示,由密文还原成明文的过程称为解密(Deciphering,简称D), 通常由解密算法来实现。 图1 图2 常见的加密函数形式: C＝EK1(P)；常见的解密函数形式: P＝DK2(C)。 2. 简单加密算法 替代密码 将明文中的每个位置的字符用其他字符替代,如凯撒密码 换位密码 将明文中的字符位置通过一定的规则重新排列。最简单的换位就是逆序法 简单异或 将明文与密钥进行异或运算,解密则是对密文用同一密钥进行异或运算,如0 0＝0、0 1＝1、1 0＝1、1 1＝0 (1)凯撒密码。 凯撒密码是典型的替代加密算法,例如: 明文:ABCDE 密钥:3 密文:DEFGH (2)逆序法。 逆序法是最简单的换位密码算法,例如: 明文:Hello World! 密文:!dlroW olleH (3)异或运算法。 异或运算法属于一种逻辑运算,数学符号为“ ”,运算时要求转换为二进制再对每位进行运算,例如: 字符串:Hello 明文(二进制):01001000 01100101 01101100 01101100 01101111 密钥(任意):10110001 密文:11111001 11010100 11011101 11011101 11011110 3. 对称与非对称密码体制 根据加密密钥(通常记为Ke)和解密密钥(通常记为Kd)的关系,密码体制可以分为对称密码体制和非对称密码体制。若一种加密方法Ke＝Kd,则称为对称密码体制或单钥密码体制。若一种加密方法Ke≠Kd,则称为非对称密码体制或双钥密码体制。在这种方法中,加密使用的密钥和解密使用的密钥不相同。 典例精选 【例1】 小林统计了一首英文诗中的字母出现频率,把出现频率最高的10个字母组成一套编码,将自己生日中的8个数字转换成对应字符,其中小林的生日、出现频率最高的10个 字母组成的编码、转换后的字符串在密码系统中分别是( ) A. 明文、密文、密钥 B. 密文、密钥、明文 C. 明文、密钥、密文 D. 密钥、明文、密文 【解析】 小林的生日是明文, 出现频率最高的10个字母组成的编码是密钥, 转换后的字符串是密文,C正确。 C 【例2】 对称密码体制与非对称密码体制的最大区别在于( ) A. 算法实现难易度不同 B. 加密密钥与解密密钥是否相同 C. 算法的密钥强度不同 D. 算法的安全性不同 【解析】 若一种加密方法Ke＝Kd,则称为对称密码体制,否则称为非对称密码体制,B符合题意。 B 【例3】 为了数据安全,采用异或加密法。如果用二进制编码为“00101100”的密钥K 对明文进行简单异或加密,得到密文C的二进制编码是“01010101”,那么明文对应的二进制编码是( ) A. 00101001 B. 01111001 C. 01000100 D. 00111000 【解析】 明文可以通过密文和密钥的异或运算得到,异或原则:相同为0,不同为1。运算如下: 0 1 0 1 0 1 0 1 (密文) 0 0 1 0 1 ... ...
