安全和支付7对称加密技术信息加密技术及数字证书精品课件.ppt
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1、密码技术及数字证书2主要内容主要内容l网络安全问题l密码技术密码技术l数字签名数字签名l数字证书数字证书3网络安全的四个问题网络安全的四个问题l信息保密性您的通信信息或隐私被别信息保密性您的通信信息或隐私被别人偷看了吗?人偷看了吗?l信息完整性其他人发给您的消息或者信息完整性其他人发给您的消息或者您发给其他人的消息被人篡改甚至伪造您发给其他人的消息被人篡改甚至伪造了吗?了吗?l行为不可否认行为不可否认(抵赖性抵赖性)其他人会否认他其他人会否认他给您发送的信息内容吗?给您发送的信息内容吗?l身份认证性和您通信的人是您所了解身份认证性和您通信的人是您所了解的真实的那个人吗?的真实的那个人吗?4主要
2、内容主要内容l网络安全问题网络安全问题l密码技术密码技术l数字签名数字签名l数字证书数字证书5对称加密的原理对称加密的原理 l明文明文P(plaintext):可以理解的信息原文可以理解的信息原文l加密加密E(Encryption):用某种方法伪装明文以隐藏真正内容的过程用某种方法伪装明文以隐藏真正内容的过程l密文密文C(Ciphertext):经过加密后将明文变成不容理解的信息经过加密后将明文变成不容理解的信息l解密解密D(Decryption):将密文恢复成明文的过程将密文恢复成明文的过程l加密加密/解密解密 算法算法(Algorithm)用于加密用于加密/解密的方法解密的方法(数学函数数
3、学函数)l密钥密钥(Key):用于控制加密和解密实现的字符串用于控制加密和解密实现的字符串 加密密钥和解密密钥相同的密码称之为对称加密。7对称加密的例子对称加密的例子-恺撒密码恺撒密码 l传说在公元前一世纪,古罗马的恺撒大帝出于军传说在公元前一世纪,古罗马的恺撒大帝出于军事目的发明了一种对称密码,我们称之为事目的发明了一种对称密码,我们称之为恺撒密恺撒密码码。这种密码是针对。这种密码是针对26 个英文字母(不区分大小个英文字母(不区分大小写)在字母表中的排列位置来设计的,每个字母写)在字母表中的排列位置来设计的,每个字母都有一个固定的位置:都有一个固定的位置:l对这些字母作这样一个变换:将每个
4、字母变换为对这些字母作这样一个变换:将每个字母变换为与它位置间隔为与它位置间隔为5的那个字母的那个字母 现在让我们来看看这将发生什么吧。假设恺撒在一次战役中损失惨重,他需要告诉盟军自己的处境并请求支援。现在他用恺撒密码加密一条消息,IAMINDANGER(意思是我处境危险),加密后将变成什么呢?根据字母转换对照表,IAMINDANGER将被加密成NFRNSIFSLJW,9现代对称加密标准现代对称加密标准l在国际上广泛采用的而且被证明足够安全在国际上广泛采用的而且被证明足够安全的对称密码算法有的对称密码算法有DES,AES,IDEA,RC2,RC4,RC5等,当然还有很多其它好的等,当然还有很多
5、其它好的算法。算法。lDES(data encryption standard)20世纪世纪70年代由年代由IBM公司研制的首个国际加密标公司研制的首个国际加密标准准,它打破了以往加密算法研究的保密限制它打破了以往加密算法研究的保密限制.lAES 2000年由美国商务部推荐的高级加密年由美国商务部推荐的高级加密标准标准(密钥长密钥长128位位,DES密钥长密钥长56位位)10对称加密的缺点对称加密的缺点l由于对称密码用于加密和解密的密钥是完由于对称密码用于加密和解密的密钥是完全相同的,因此,当您想和谁传递一个秘全相同的,因此,当您想和谁传递一个秘密消息时,您不得不和他事先单独找个地密消息时,您
6、不得不和他事先单独找个地方一起协商好相互间的密钥并非常小心地方一起协商好相互间的密钥并非常小心地保管好它保管好它.l如果和如果和100个人通信,就要保管个人通信,就要保管100个密钥,个密钥,和和1000个人通信,就要保管个人通信,就要保管1000个密钥,个密钥,这绝对不是一个好主意。这个问题不解决,这绝对不是一个好主意。这个问题不解决,将极大影响密码技术在更大范围的推广使将极大影响密码技术在更大范围的推广使用。用。11公钥加密的诞生公钥加密的诞生 l1976年,美国斯坦福大学的研究生年,美国斯坦福大学的研究生Diffie和教授和教授Hellman极富想象力和创极富想象力和创造力的设想,引来了
7、密码学思想上的造力的设想,引来了密码学思想上的一场深刻变革。一场深刻变革。Diffie和和Hellman是基是基于这样一种考虑的,即用于加密和解于这样一种考虑的,即用于加密和解密的密钥是两个不同的但又相互关联密的密钥是两个不同的但又相互关联的密钥的密钥 12公钥加密公钥加密带独特锁的保险箱带独特锁的保险箱l起初起初,人们把加解密比喻成利用钥匙给坚固人们把加解密比喻成利用钥匙给坚固的保险箱上锁开锁。这里的保险箱上锁开锁。这里带锁的保险箱带锁的保险箱好比是密码算法,可以用来保存明文文件,好比是密码算法,可以用来保存明文文件,钥匙钥匙好比是密钥,好比是密钥,将明文文件放入保险将明文文件放入保险箱并用
8、钥匙锁上箱并用钥匙锁上就是加密过程,相反地,就是加密过程,相反地,用钥匙将用钥匙将锁有文件的保险箱锁有文件的保险箱打开取出文打开取出文件就是解密过程。整个过程如果没有钥匙,件就是解密过程。整个过程如果没有钥匙,其他人即使能看到上锁的保险箱(密文),其他人即使能看到上锁的保险箱(密文),也不可能取出该文件,从而达到了保密的也不可能取出该文件,从而达到了保密的效果。效果。13公钥加密公钥加密带独特锁的保险箱带独特锁的保险箱l一般来说,对一个普通的锁,我们总是用一般来说,对一个普通的锁,我们总是用相同的钥匙进行上锁和开锁的相同的钥匙进行上锁和开锁的(对称加密对称加密)l假设有一位聪明绝顶的锁匠打造了
9、这样一假设有一位聪明绝顶的锁匠打造了这样一种种“独特的锁独特的锁”,之所以说独特,是因为,之所以说独特,是因为这种锁配备有两把不同的钥匙,而且当我这种锁配备有两把不同的钥匙,而且当我们用其中一把钥匙把锁锁上时,必须而且们用其中一把钥匙把锁锁上时,必须而且只能用另外一把钥匙才能打开。只能用另外一把钥匙才能打开。(公钥加密公钥加密)14公钥加密公钥加密带独特锁的保险箱带独特锁的保险箱lDiffie和和Hellman的想法是,我们每个人都只需要保管好的想法是,我们每个人都只需要保管好其中一把钥匙并保证它是秘密和安全的,而另一把钥匙其中一把钥匙并保证它是秘密和安全的,而另一把钥匙则需要大家慷慨解囊贡献
10、出来,并放在一个任何人都能则需要大家慷慨解囊贡献出来,并放在一个任何人都能够看到,都能够取到的地方,也就是说另一把钥匙是需够看到,都能够取到的地方,也就是说另一把钥匙是需要公开的。要公开的。l我们把上面所说的这种独特的锁称为公钥密码(算法)我们把上面所说的这种独特的锁称为公钥密码(算法)(也可称为非对称密码(算法),与锁配对的两把钥(也可称为非对称密码(算法),与锁配对的两把钥匙称为密钥,其中公开的那把钥匙称为公钥,自己保管匙称为密钥,其中公开的那把钥匙称为公钥,自己保管的那把钥匙称为私钥。用公钥把锁锁上的过程称为公钥的那把钥匙称为私钥。用公钥把锁锁上的过程称为公钥加密,用私钥把锁打开的过程称
11、为私钥解密。加密,用私钥把锁打开的过程称为私钥解密。15公钥加密公钥加密带独特锁的保险箱带独特锁的保险箱l假设假设Alice要给要给Bob发送如下一条订购信息发送如下一条订购信息,,Alice希望能希望能绝对保密,并只让绝对保密,并只让Bob能知道。为此,能知道。为此,Alice可把订单放入可把订单放入保险箱保险箱(这只是一个数字保险箱,而非真实保险箱)中,(这只是一个数字保险箱,而非真实保险箱)中,并用并用Bob的公钥(的公钥(Alice 总是能取到)给总是能取到)给保险箱保险箱上锁(加上锁(加密),然后通过密),然后通过Internet将将保险箱保险箱邮寄给邮寄给Bob,只有只有Bob才能
12、用他的私钥打开才能用他的私钥打开保险箱保险箱阅读订单,任何其他人因为阅读订单,任何其他人因为没有没有Bob的私钥而无法做到这一点。的私钥而无法做到这一点。16两种加密算法的比较两种加密算法的比较l对称密码对称密码保险箱的诞生和使用由来已久,迄今为保险箱的诞生和使用由来已久,迄今为止,各式各样的对称密码保险箱(算法)不断被止,各式各样的对称密码保险箱(算法)不断被设计、被使用,目设计、被使用,目前在国际上广泛使用的对称密前在国际上广泛使用的对称密码保险箱(算法)具有足够的安全强度,且加解码保险箱(算法)具有足够的安全强度,且加解密速度非常快,其缺点是所有这些对称密码保险密速度非常快,其缺点是所有
13、这些对称密码保险箱(算法)均无一例外地需要事先协商好密钥,箱(算法)均无一例外地需要事先协商好密钥,因此带来密钥管理上的困难;因此带来密钥管理上的困难;l公钥密码公钥密码保险箱的思想自保险箱的思想自1976年由年由Diffie和和Hellman提出来以后,在两年后的提出来以后,在两年后的1978年,才正年,才正式由美国麻省理工大学的三位知名教授式由美国麻省理工大学的三位知名教授Rivest、Shamir和和Adleman等人联合设计出来,密码学上等人联合设计出来,密码学上称为称为RSA(三人名字的第一个字母)公钥密码系(三人名字的第一个字母)公钥密码系统。统。公钥密码用全新的方式解决了对称密码
14、存在公钥密码用全新的方式解决了对称密码存在的密钥管理难的问题,但其缺点是加密解密速度的密钥管理难的问题,但其缺点是加密解密速度较慢较慢 17对称加密与公钥密码的结合使用对称加密与公钥密码的结合使用 l当您要向对方传递一个秘密消息的时候,您临时当您要向对方传递一个秘密消息的时候,您临时产生一个对称密钥,用对称密码保险箱加密消息产生一个对称密钥,用对称密码保险箱加密消息文件,同时你用公钥密码保险箱加密刚才产生的文件,同时你用公钥密码保险箱加密刚才产生的对称密钥(因为对称密钥一般数据量很小,加密对称密钥(因为对称密钥一般数据量很小,加密起来只需用很短的时间),然后您将两个保险箱起来只需用很短的时间)
15、,然后您将两个保险箱同时传递给对方。对方可以首先用自己的私钥打同时传递给对方。对方可以首先用自己的私钥打开公钥密码保险箱取出对称密钥,然后用对称密开公钥密码保险箱取出对称密钥,然后用对称密钥打开对称密码保险箱取出消息文件阅读。这种钥打开对称密码保险箱取出消息文件阅读。这种传递秘密的方式,既克服了对称密码需要事先商传递秘密的方式,既克服了对称密码需要事先商量好密钥的问题,又弥补了公钥密码直接加密消量好密钥的问题,又弥补了公钥密码直接加密消息速度慢的缺点。同时,用公钥密码保险箱安全息速度慢的缺点。同时,用公钥密码保险箱安全传递对称密钥,就好比用保密信封邮寄钥匙一样,传递对称密钥,就好比用保密信封邮
16、寄钥匙一样,因此我们形象地称之为因此我们形象地称之为数字信封数字信封。加密技术能帮助我们解决了前面提到的四个问题当中的第一个问题,即信息保密性问题。采用加密技术,从此我们不用再担心通信信息或隐私被他人偷看了!19主要内容主要内容l网络安全问题网络安全问题l密码技术密码技术l数字签名数字签名l数字证书数字证书20网络安全的四个问题网络安全的四个问题l信息保密性您的通信信息或隐私被别信息保密性您的通信信息或隐私被别人偷看了吗?人偷看了吗?l信息完整性其他人发给您的消息或者信息完整性其他人发给您的消息或者您发给其他人的消息被人篡改甚至伪造您发给其他人的消息被人篡改甚至伪造了吗?了吗?l行为不可否认性
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