1. 公开密钥密码体制的含义是
公开密钥密码体制。
公开密钥密码体制,就是使用不同的加密密钥与解密密钥,是一种“由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的”密码体制。
公开密钥密码体制是现代密码学的最重要的发明和进展。一般理解密码学(Cryptography)就是保护信息传递的机密性。在公钥体制中,加密密钥不同于解密密钥。
2. 双钥密码体制 的原理
钥密码算法,又称公钥密码算法:是指加密密钥和解密密钥为两个不同密钥的密码算法。公钥密码算法不同于单钥密码算法,它使用了一对密钥:一个用于加密信息,另一个则用于解密信息,通信双方无需事先交换密钥就可进行保密通信。其中加密密钥不同于解密密钥,加密密钥公之于众,谁都可以用;解密密钥只有解密人自己知道。这两个密钥之间存在着相互依存关系:即用其中任一个密钥加密的信息只能用另一个密钥进行解密。若以公钥作为加密密钥,以用户专用密钥(私钥)作为解密密钥,则可实现多个用户加密的信息只能由一个用户解读;反之,以用户私钥作为加密密钥而以公钥作为解密密钥,则可实现由一个用户加密的信息而多个用户解读。前者可用于数字加密,后者可用于数字签名。
在通过网络传输信息时,公钥密码算法体现出了单密钥加密算法不可替代的优越性。对于参加电子交易的商户来说,希望通过公开网络与成千上万的客户进行交易。若使用对称密码,则每个客户都需要由商户直接分配一个密码,并且密码的传输必须通过一个单独的安全通道。相反,在公钥密码算法中,同一个商户只需自己产生一对密钥,并且将公开钥对外公开。客户只需用商户的公开钥加密信息,就可以保证将信息安全地传送给商户。
公钥密码算法中的密钥依据性质划分,可分为公钥和私钥两种。用户产生一对密钥,将其中的一个向外界公开,称为公钥;另一个则自己保留,称为私钥。凡是获悉用户公钥的任何人若想向用户传送信息,只需用用户的公钥对信息加密,将信息密文传送给用户便可。因为公钥与私钥之间存在的依存关系,在用户安全保存私钥的前提下,只有用户本身才能解密该信息,任何未受用户授权的人包括信息的发送者都无法将此信息解密。
RSA公钥密码算法是一种公认十分安全的公钥密码算法。它的命名取自三个创始人:Rivest、Shamir和Adelman。RSA公钥密码算法是目前网络上进行保密通信和数字签名的最有效的安全算法。RSA算法的安全性基于数论中大素数分解的困难性,所以,RSA需采用足够大的整数。因子分解越困难,密码就越难以破译,加密强度就越高。
RSA既能用于加密又能用于数字签名,在已提出的公开密钥算法中,RSA最容易理解和实现的,这个算法也是最流行的。RSA的安全基于大数分解的难度。其公开密钥和私人密钥是一对大素数(100到200个十进制数或更大)的函数。从一个公开密钥和密文中恢复出明文的难度等价于分解两个大素数之积。为了产生两个密钥,选取两个大素数,p和q。为了获得最大程度的安全性,两数的长度一样。计算乘积: ,然后随机选取加密密钥e,使e和(p-1)(q-1)互素。最后用欧几里得扩展算法计算解密密钥d,以满足
则,
注意:d和n也互素。e和n是公开密钥,d是私人密钥。两个素数p和q不再需要,它们应该被舍弃,但绝不可泄露。
加密消息m时,首先将它分成比n小的数据分组(采用二进制数,选取小于n的2的最大次幂),也就是说,p和q为100位的素数,那么n将有200位,每个消息分组 应小于200位长。加密后的密文c,将由相同长度的分组 组成。加密公式简化为
解密消息时,取每一个加密后的分组ci并计算:
由于: ,全部(mod n)这个公式能恢复出明文。
公开密钥 n:两素数p和q的乘积(p和q必须保密) e:与(p-1)(q-1)互素
3. 什么是单钥密码体制什么是双钥密码体制
密钥体系 如果以密钥为标准,可将密码系统分为单钥密码(又称为对称密码或私钥密码)体系和双钥密码(又称为非对称密码或公钥密码)体系。哦,对了,所谓密钥差不多可以理解成密码。
在单钥体制下,加密密钥和解密密钥是一样的,或实质上是等同的,这种情况下,密钥就经过安全的密钥信道由发方传给收方。
单钥密码的特点是无论加密还是解密都使用同一个密钥,因此,此密码体制的安全性就是密钥的安全。如果密钥泄露,则此密码系统便被攻破。最有影响的单钥密码是1977年美国国家标准局颁布的DES算法。单钥密码的优点是:安全性高。加解密速度快。缺点是:1)随着网络规模的扩大,密钥的管理成为一个难点;2)无法解决消息确认问题;3)缺乏自动检测密钥泄露的能力。
而在双钥体制下,加密密钥与解密密钥是不同的,此时根本就不需要安全信道来传送密钥,而只需利用本地密钥发生器产生解密密钥即可。双钥密码是:1976年W.Diffie和M.E.Heilinan提出的一种新型密码体制。由于双钥密码体制的加密和解密不同,且能公开加密密钥,而仅需保密解密密钥,所以双钥密码不存在密钥管理问题。双钥密码还有一个优点是可以拥有数字签名等新功能。最有名的双钥密码体系是:1977年由Rivest,Shamir和Ad1eman人提出的RSA密码体制。双钥密码的缺点
是:双钥密码算法一般比较复杂,加解密速度慢。
因此,网络中的加密普遍采用双钥和单钥密码相结合的混合加密体制,即加解密时采用单钥密码,密钥传送则采用双钥密码。这样既解决了密钥管理的困难,又解决了加解密速度的问题。目前看来,这种方法好象也只能这样了。
4. 密钥体系有哪两种及他们的工作原理和过程
. 对称密钥密码体制即收发信双方同用一个密钥去加密和解密数据。其工作过程为先当面或在公共传送系统中无人偷听偷看的情况下交换密钥然后发送方将明文用单密钥加密成为密文将密文通过网络发送给接收方接收方接收到密文以后用约定的密钥来进行解密为明文。 发送方 传输 接收方 2. 公钥密码体制即使用一对不同的密钥发送方用公钥来加密接收方用私钥来解密。其工作过程为发送方先将明文用接受方发布的公钥进行加密将密文发送给接收方接收方接到后用自己的私钥对密文进行解密为明文 发送方 传输 接收方 9什么是数字证书数字签名实现的基本原理。数字证书的应用
5. 请问:单钥体制和双钥体制的各自特点是什么
单钥体制信息的发送方和接收方使用同一个密钥去加密和解密数据。它的最大优势是加/解密速度快,适合于对大数据量进行加密,但密钥管理困难。
公钥需要使用不同的密钥来分别完成加密和解密操作,一个公开发布,即公开密钥,另一个由用户自己秘密保存,即私用密钥。
信息发送者用公开密钥去加密,而信息接收者则用私用密钥去解密,公钥机制灵活,但加密和解密速度却比对称密钥加密慢得多。
(5)什么是公共密码体制双钥密码体制扩展阅读:
以在实际的应用中,人们通常将两者结合在一起使用,例如对称密钥加密系统用于存储大量数据信息,而公开密钥加密系统则用于加密密钥。
对于普通的对称密码学,加密运算与解密运算使用同样的密钥。通常,使用的对称加密算法比较简便高效,密钥简短,破译极其困难,由于系统的保密性主要取决于密钥的安全性,所以,在公开的计算机网络上安全地传送和保管密钥是一个严峻的问题。
正是由于对称密码学中双方都使用相同的密钥,因此无法实现数据签名和不可否认性等功能。
6. 密码体制从原理上分为哪两类
分为:单钥密码体制和双钥密码体制
单钥密码体制
单钥密码的特点是无论加密还是解密都使用同一个密钥,因此,此密码体制的安全性就是密钥的安全。如果密钥泄露,则此密码系统便被攻破。
优点:安全性高。加解密速度快。
缺点:1)随着网络规模的扩大,密钥的管理成为一个难点;2)无法解决消息确认问题;3)缺乏自动检测密钥泄露的能力。
双钥密码体制
而在双钥体制下,加密密钥与解密密钥是不同的,此时根本就不需要安全信道来传送密钥,而只需利用本地密钥发生器产生解密密钥即可。双钥密码是:1976年W.Diffie和M.E.Heilinan提出的一种新型密码体制。由于双钥密码体制的加密和解密不同,且能公开加密密钥,而仅需保密解密密钥,所以双钥密码不存在密钥管理问题。
优点:可以拥有数字签名等新功能。
缺点:双钥密码算法一般比较复杂,加解密速度慢。
因此,网络中的加密普遍采用双钥和单钥密码相结合的混合加密体制,即加解密时采用单钥密码,密钥传送则采用双钥密码。这样既解决了密钥管理的困难,又解决了加解密速度的问题。
7. 什么是公钥密码算法
20世纪70年代,美国学者Diffie和Hellman,以及以色列学者Merkle分别独立地提出了一种全新的密码体制的概念。Diffie和Hellman首先将这个概念公布在1976年美国国家计算机会议上,几个月后,他们这篇开创性的论文《密码学的新方向》发表在IEEE杂志信息论卷上,由于印刷原因,Merkle对这一领域的贡献直到1978年才出版。他们所创造的新的密码学理论,突破了传统的密码体制对称密钥的概念,竖起了近代密码学的又一里程碑。
不同于以前采用相同的加密和解密密钥的对称密码体制,Diffie和Hellman提出了采用双钥体制,即每个用户都有一对选定的密钥:一个是可以公开的,另一个则是秘密的。公开的密钥可以像电话号码一样公布,因此称为公钥密码体制或双钥体制。
公钥密码体制的主要特点是将加密和解密的能力分开,因而可以实现多个用户的信息只能由一个用户解读;或只能由一个用户加密消息而由多个用户解读,前者可以用于公共网络中实现保密通信,而后者可以用于认证系统中对消息进行数字签名。
公开密钥密码的基本思想是将传统密码的密钥一分为二,分为加密密钥Ke和解密密钥Kd,用加密密钥Ke控制加密,用解密密钥Kd控制解密。而且由计算复杂性确保加密密钥Ke在计算上不能推导出解密密钥Kd。这样,即使将Ke公开也不会暴露Kd,也不会损害密码的安全。于是便可以将Ke公开,而只对Kd保密。由于Ke是公开的,只有Kd是保密的,因此从根本上克服了传统密码在密钥分配上的困难。
公开密钥密码满足的条件
根据公开密钥密码的基本思想,可知一个公开密钥密码应当满足下面三个条件:
- 解密算法D和加密算法E互逆,即对所有明文M都有,D(E(M,Ke),Kd)=M。
- 在计算上不能由Ke推导出Kd。
- 算法E和D都是高效的。
条件1是构成密码的基本条件,是传统密码和公开密钥密码都必须具备的起码条件。
条件2是公开密钥密码的安全条件,是公开密钥密码的安全基础,而且这一条件是最难满足的。目前尚不能从数学上证明一个公开密钥密码完全满足这一条件,而只能证明它不满足这一条件。
条件3是公开密钥密码的工程实用条件。因为只有算法E和D都是高效的,密码才能实用。否则,密码只有理论意义,而不能实际应用。
满足了以上三个条件,便可构成一个公开密钥密码,这个密码可以确保数据的秘密性。然而还需要确保数据的真实性,则还需满足第四个条件。
4.对于所有明文M都有E(D(M,Kd),Ke)=M。
条件4是公开密钥密码能够确保数据真实性的基本条件。如果满足了条件1、2、4,同样可以构成一个公开密钥密码,这个密码可以确保数据的真实性。
如果同时满足以上四个条件,则公开密钥密码可以同时确保数据的秘密性和真实性。此时,对于所有的明文M都有D(E(M,Ke),Kd)= E(D(M,Kd),Ke)=M。
公开密钥密码从根本上克服了传统密码在密钥分配上的困难,利用公开密钥密码进行保密通信需要成立一个密钥管理机构(KMC),每个用户将自己的姓名、地址和公开的加密密钥等信息在KMC登记注册,将公钥记入共享的公开密钥数据库。KMC负责密钥的管理,并对用户是可信赖的。这样,用户利用公开密钥密码进行保密通信就像查电话号码簿打电话一样方便,再也不需要通信双方预约密钥,因此特别适合计算机网络应用,而且公开密钥密码实现数字签名容易,所以特别受欢迎。
下图是公钥密码体制的框图,主要分为以下几步:
- 网络中要求接收消息的端系统,产生一对用来加密和解密的密钥,如图中的接收者B,产生一对密钥PKB,SKB,其中PKB是公开钥,SKB是秘密钥。
- 端系统B将加密密钥(图中的PKB)存储在一个公开的寄存器或文件中,另一密钥则被保密(图中个SKB)。
- A要想向B发送消息m,则使用B的公开钥加密m,表示为 c=EPKB[m] 其中,c是密文,E是加密算法。
- B收到密文c后,用自己的秘密钥SKB解密,表示为 m=DSKB[c] 其中,D是解密算法。因为只有B知道SKB,所以其他人无法对c解密。
这就是公开密钥的原理~
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8. 公钥密码体制和私钥密码体制各有什么优缺点
常用密钥,加密解密用同一个Key,安全性,防伪性,鉴权性都不好。
公钥私钥解决了以上的问题。