CISSP备考系列之密码术与私钥算法[10-40]
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【CISSP是小众，与MCSE，CCNA一类的不同，资料很少。本人在准备CISSP考试。总结一些考点，供大家参考（内容主要是《CISSP认证考试权威指南（第4版）》的读书笔记，感谢作者和译者，替他们宣传一下。）】
加密术历史
1，凯撒密码
将每个字母都用字母表中的排在它后面第三个字母替换。也称为Rot3（Rotate 3）算法。
特点：简单，但是容易被破解（频率分析）。
2，美国内战
采用更高级的词汇替代和置换。
3，Ultra和Enigma
Enigma是诞生于德国的商业编码机。盟军则通过Ultra破解了Enigma编码。
日本在二战期间使用了Japanese Purple Machine，但很快被美国破解。
密码术的目标
1，机密性（Confidentiality）
2，完整性（Integrity）
3，身份验证（Authentication）
4，不可否认性（Nonrepudiation）
密码术概念
明文（Plain-Text）
密文（Cipher-Text）
密码术（Cryptography）
密码分析学（Cryptanalysis）
密码术的数学原理
1，二进制数学
2，逻辑运算
* AND与运算，用符号＾表示
* OR或运算，用符号 V 来表示
* NOT非运算，用符号 ~ 或 ! 来表示
* XOR异或运算（两者不同，结果为真），用符号“圈+”来表示。
3，MOD取模运算（取余数），用符号 % 表示。
4，单向函数（One-way Function）
5，混淆（Confusion）与扩散（Diffusion）密码术依靠这两种基本操作来隐藏明文。
6，随机数（Nonce）
7，最低和最高有效比特，一个串中最左边的是最高有效比特，最右边的是最低有效比特。
8，零知识证明（Zero-Knowledge Proof）不告诉对方自己知晓的内容，但要向对方证明自己知晓这一内容。
9，分割知识（Split Knowledge）
10，工作函数 采用穷举法攻击所需的时间和工作量就是工作函数，工作函数大小应该与受保护的资产的相对值匹配。
11，群集（Clustering） 使用不同的密钥却得到相同的密文。
常见密码简介
编码（Code）与密码（Cipher）
编码针对词汇和短语，密码针对单独的字符和比特。
1，换位密码（Transposition Cipher）重排明文消息中的字母
2，替代密码（Subsitution Cipher）将明文中的每个字符或比特位都替换为不同的字符
3，一次性填充（One-time Pad）也称为Vernam密码，安全性高但是难于实现。
C=(P+K) mod 26
将明文和密钥的字母所对应的十进制数字相加，再做模运算。
将明文和密钥的字母所对应的十进制数字相加，再做模运算。
4，滚动密钥密码（Running Key Cipher）与前者类似，常采用书籍中的一段话作为加密密钥。
5，分组密码（Block Cipher）将消息按组块进行操作，最常见的处理方式。
6，流密码（Stream Cipher）凯撒密码和一次性填充都是流密码的例子。
现代密码术
1，密钥 现代密码系统不依赖秘密的算法，而是依靠密钥。密钥的长度很关键，通常来说，安全性与长度成正比。计算能力的增长，使得我们能够在密码术工作中使用更长的密钥。
2，对称密钥算法 即共享密钥加密法，加解密使用同一个密钥。
主要缺点：
* 分发密钥是个问题
* 无法实现不可否认性
* 扩展性差
* 密钥必须经常更新
3，非对称密钥算法（Asymmetric Key Algorithm） 也称公钥算法（Public Key Algorithm）
主要优点：
* 扩展性好，增加一个用户只需要增加一对公/私钥
* 删除用户较容易
* 只有私钥被破坏时，才需要重建
* 能提供完整性，身份验证和不可否认性
* 分发容易
* 不需要预先存在通信链接。
4，散列算法 MD5和SHA较常见，还有HMAC（Hash-Based Message Authentication Code基于散列的消息身份验证代码）
对称密码术
1，数据加密标准DES
采用56位密钥的加密算法。
* 电子代码本模式（Electronic Codebook）简单，安全性差，只适用于少量数据交换。
* 密码分组链接模式（Cipher Block Chaining）增加异或操作，存在错误传播的问题，一个分组出现错误，将导致后续的所有分组无法解密。
* 密码回馈模式（Cipher Feedback）与CBC相似，采用流模式而不是分组模式，处理实时数据。
* 输出回馈模式（Output Feedback）异或操作的因子不再是前一分组的密文，而是与种子值相异或，避免了错误传播。
* 计数器模式（Counter）异或操作的因子变为计数器值。
2，三重数据加密算法3DES
56位的DES不够安全，3DES则将密钥长度增加到了168位。
共有四种模式：
* 模式1：三个密钥，加密+加密+加密（Key1,2,3）
* 模式2：三个密钥，加密+解密+加密（Key1,2,3）
* 模式3：二个密钥，加密+加密+加密（Key1,2,1）
* 模式4：二个密钥，加密+解密+加密（Key1,2,1）
3，国际数据加密算法IDEA
补充了DES的不足，密钥长度为128位。
4，Blowfish密码
是DES和IDEA之外的选择，64位分组，速度快。可自由使用的算法，在很多商业软件中有应用。
5，Skipjack算法
解密算法托管在政府，80位密钥安全强度不高，应用较少。
6，高级加密标准AES
是DES的替代品，分为128，192和256位。
Rijndael和Twofish是两种主要的AES算法实现。
Twofish使用了预白噪音化（Prewhitening）和后白噪音化（Postwhitening）操作。
对称加密算法记忆表
| 算法 | 分组 | 密钥长度 |
| DES | 64 | 56 |
| 3DES | 64 | 168 |
| AES | 可变 | 128,192,256 |
| TwoFish | 128 | 1-256 |
| Blowfish(SSH中应用) | 可变 | 1-448 |
| IDEA(在PGP中应用) | 64 | 128 |
| RSA(RC5) | 32,64,128 | 0-2048 |
| RSA(RC4) | 流式 | 128 |
| RSA(RC2) | 64 | 128 |
| Skipjack | 64 | 80 |
7，密钥分发
* 离线分发
* 公钥加密
* DH算法 Secure RPC使用DH算法进行密钥交换
8，密钥托管
* 公平密码系统（Fair Cryptosystem）密钥被拆分为多个部分，交由第三方管理，政府在取得法律授权的情况下，可以获取密钥。
* 托管加密标准（Escrowed Encryption Standard）政府拥有解密密文的技术手段。
【本单元结束】本文出自 “西蒙[爱生活，爱学习]” 博客
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