网络安全 | 密码基础知识介绍

墨蓝 2024-03-17 11:45 110阅读 0赞

## 概述 ##

### 密码介绍 ###

#### 安全问题 ####

1.  保密性：对发送的消息进行获取
2.  完整性：对发送的消息进行篡改
3.  身份伪造：对发送的主体身份进行篡改，a发的消息，篡改为b发的
4.  行为抵赖：对发送的消息进行否认，丧失行为的可追溯性

#### 密码技术 ####

1.  保密性
2.  完整性
3.  真实性
4.  不可否认性

#### 密码发展史 ####

1.  密码起源：狼烟、虎符，基于“密语”
2.  古典密码：凯撒密码、20世纪早期密码机，基于算法的保密
3.  现代密码：密码机、非对称密码，基于密钥的保密
4.  量子密码：基于密钥的保密理论上绝对安全

#### 密码行业分类 ####

1.  商用密码（非涉及国家秘密）：适用于银行、证券、税务、保险、电力、交通、电子商务、电子政务外网、企业集团等。
2.  普密（党政机关/军工涉及国家秘密）
3.  核密（国家领导）

### 名称解释 ###

#### 密码 ####

1.  泛指“密码技术”
2.  从功能上看：密码技术主要包括加密保护技术和安全认证技术。
3.  从内容上看：密码技术主要包括密码算法、密钥管理和密码协议。
4.  密码算法：对称算法、非对称算法、摘要算法、随机数生成算法。

#### 明文 ####

需要安全传输的算法

#### 密文 ####

明文经过密码变换后的乱码信息

#### 加密 ####

由明文到密文的过程

#### 解密 ####

从密文恢复出明文的过程

#### 加密算法 ####

对明文进行加密时采用的一组规则

#### 解密算法 ####

对密文进行解密时采用的一组规则

#### 密钥 ####

加密和解密时使用的一组秘密信息

### 加解密过程介绍 ###

#### 加密 ####

![加密过程][6b070a12019e4e1c9a7224dd68b156e1.png_pic_center]

#### 解密 ####

![解密过程][df4a376cc7ca447183253cb3da266efe.png_pic_center]

## 密码算法 ##

### 密码算法分类 ###

#### 国密算法 ####

1.  对称密码算法：SM1、SM4、SM6
2.  非对称密码算法：SM2
3.  密码杂凑算法：SM3

#### 国际算法 ####

1.  对称密码算法：DES、3DES、AES
2.  非对称密码算法：RSA
3.  密码杂凑算法：SHA1

### 对称算法 ###

#### 概念 ####

使用相同的密钥进行加密与解密的算法

#### 过程 ####

![对称加解密过程][ade8e5c5221b42c3b08edc6528bffbd8.png_pic_center]

#### 特点 ####

1.  性能：速度快。
2.  密钥管理：共享密钥，加密和解密使用的相同的密钥。
3.  使用场景：快速的加密、解密。

#### 弱点 ####

1.  密钥不便于管理。
2.  每对通信者都需要一对不同的密钥，不适用于大用户量的应用。
3.  不可能和与你不曾谋面的人通信。

### 非对称算法 ###

#### 概念 ####

1.  使用不同的密钥进行加密与解密的算法。
2.  成对存在，公钥和私钥，私钥可推导出公钥，公钥推导不出私钥。

#### 过程 ####

![非对称加解密过程][0969f9f967cd4fd88d634b38d509c2f7.png_pic_center]

#### 特点 ####

1.  性能：速度较慢。
2.  密钥管理：加密和解密使用不同密钥，公钥可以公开。
3.  密钥使用：公钥加密，则私钥解密；私钥加密，则公钥解密。
4.  使用场景：小数据量加密、数字签名、密钥交换。

#### 弱点 ####

1.  速度慢、资源占用明显。
2.  不适合做大数据量数据加密处理。

### 摘要算法 ###

#### 概念 ####

将任意长度的数据值映射为固定长度的较小数据值，这个小数据值称为杂凑值（摘要值）

#### 特点 ####

1.  把变长信息映射成定长信息。
2.  不可逆性。
3.  速度较快。
4.  使用场景：完整性校验。如MD5进行档案校验码（Checksum）

#### 杂凑和加密的区别 ####

1.  加密需要密钥，且可以透过解密得到原文。（加密可逆）
2.  杂凑不需密钥，无法逆向解出原始输入。（杂凑不可逆）

### 组合密码技术 ###

1.  最佳的解决方案：组合密码技术
2.  使用对称算法进行大数据量的数据加密，且每次产生一个新的随机密钥。
3.  使用非对称算法进行签名验签，确认双方身份真实性。
4.  使用摘要算法运算杂凑值。

## 数字签名和证书 ##

### 数字签名 ###

#### 概念 ####

签名者使用私钥对待签名数据的`杂凑值`做密码运算得到的结果，该结果只能用签名者的`公钥`进行验证，用于确认待签名数据的完整性、签名者身份的真实性和签名行为的抗抵赖性。——《密码术语》（GM/Z 0001-2013）

### 数字证书概述 ###

#### 概念 ####

1.  数字证书，又叫“数字身份证”、“网络身份证”。
2.  由CA机构发放冰经其认证的，包含拥有者身份信息以及公开密钥相关信息的一种电子文件。
3.  可用来证明数字证书持有者的真实身份，是各类实体（个人、商户、企业、单位等）在网上进行信息交流及商务活动的身份证明，解决相互间的信任问题。
4.  数字证书是一段包含`用户身份信息`、`用户公钥信息`以及`身份验证机构数字签名`的数据，身份验证机构的数字签名可以确保证书信息的真实性。

#### 存储 ####

1.  存储信息：用户的证书、用户的私钥、CA机构根证书。
2.  存储设备：硬盘、智能IC卡、TF卡/SD卡、智能密码钥匙（USB Key）

## CA和RA ##

### CA ###

#### 概念 ####

证书认证机构（CA）：是一个负责发放和管理数字证书的权威机构，主要实现：证书发放、证书更新、证书撤销和证书验证。

#### 作用 ####

1.  发布本地CA策略。
2.  对下级机构进行认证和鉴别。
3.  产生和管理下属机构的证书。
4.  接收和认证RA证书请求。
5.  签发和管理证书。
6.  发布证书CRL。
7.  交叉认证。

### RA ###

#### 概念 ####

证书注册审批机构（RA）：负责证书申请者的信息录入、审批以及证书发放等工作。

#### 作用 ####

1.  进行用户身份信息的审核，确保其真实性。
2.  本区域用户身份信息管理和维护。
3.  数字证书的下载。
4.  数字证书的发放和管理。
5.  登记黑名单。

### CA和RA关系 ###

![CA与RA连接关系][CA_RA]  
CA和RA类似于公安厅和派出所的关系。

### 密码基本功能 ###

1.  加密功能
2.  可信认证功能

## 商用密码产品 ##

### 商用密码产品分类 ###

#### 软件 ####

1.  指以纯软件形态出现的密码产品。
2.  如：信息保密软件、密码算法软件、数字证书认证系统软件。

#### 芯片 ####

1.  指以芯片形态出现的密码产品。
2.  如：算法芯片、密码SOC芯片等。  
    其中，SOC：System on Chip的缩写，翻译过来就是系统级芯片，也有称片上系统。

#### 板卡 ####

1.  以板卡形态出现，具备完整密码功能的产品。
2.  如：IC卡、USBKEY、PCI-E密码卡、TF卡、MINI、PCI-E卡等。

#### 整机 ####

1.  以整机形态出现，具备完整密码功能的产品。
2.  如：签名服务器、服务器密码机、VPN安全网关等。

#### 系统 ####

1.  以系统形态出现，有密码功能支撑的产品。
2.  如：电子签章系统、密钥管理系统、安全公文传输系统等。

### 商用密码产品应用案例 ###

#### 确保信息的机密性 ####

1.  存储信息加解密  
    ![存储信息加解密][0b62e51769e549eeb65d0378fa1a7bf2.png]
2.  传输数据加解密  
    ![传输数据加解密][52572e5e3dbc42778e68ee2f9f6d912c.png]

#### 确保信息的可信和抗抵赖 ####

![确保信息的可信和抗抵赖][3dc06ecf5dbb410c97454b8857c08c74.png]

#### 为CA提供密钥服务 ####

![为CA提供密钥服务][CA]

#### 确保身份真实性、数据完整性和抗抵赖性 ####

![确保身份真实性、数据完整性和抗抵赖性][e8e4634ab6204280a676a3c68d724a59.png]

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