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Engineer Information Security: 密码学与认证

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密码学与认证

密码学与认证考查算法属性(分组长度、密钥长度、用途)、密码协议流程与 PKI 信任链,以及“该用哪种算法”的选择题。国密算法是本域的必考点。

算法属性速记

  • 对称:DES 为 64 位分组、56 位密钥,已不安全;AES 分组 128 位,密钥 128/192/256 位;SM4 分组与密钥均为 128 位,32 轮。
  • 非对称:RSA 基于大整数分解;ECC 基于椭圆曲线离散对数,同等强度下密钥更短;SM2 为 256 位椭圆曲线公钥算法,可用于加密、签名与密钥交换。
  • 哈希:SHA-256、SM3(输出 256 位、分组 512 位),只提供完整性,不提供机密性。
  • 消息认证码:HMAC 用共享密钥同时提供完整性与身份认证。
  • 标识密码:SM9 以身份(如邮箱)作为公钥,无需证书链。
  • 工作模式:ECB 相同明文块产生相同密文,不应使用;CBC 需随机 IV;GCM 提供认证加密(AEAD)。

用法对应

  • 要保密且高效:混合加密,非对称传会话密钥,对称加密数据。
  • 要不可否认:发送方用私钥签名,接收方用其公钥验签。
  • 要证明消息未被篡改且双方共享密钥:HMAC。
  • 要证书信任:CA 签发-证书链校验-CRL/OCSP 查吊销-校验域名与有效期。

认证技术

  • 口令应加盐后用慢哈希存储(bcrypt/PBKDF2/Argon2),不用 MD5。
  • 挑战-应答避免口令明文与重放;动态令牌与生物特征构成多因素。
  • Kerberos 由 KDC 发放票据,票据有生存期,需防时钟偏移与票据重放。
  • 单点登录依赖断言签名,注销时需全局失效。

工作示例

A 要向 B 传 1 GB 文件,要求机密性且 B 能确认来自 A。做法:A 生成随机对称密钥 K,用 AES-GCM 加密文件(GCM 同时保证完整性);用 B 的公钥加密 K 随文件发送;A 再对密文摘要做 SM2 签名。B 先用私钥解出 K,解密并验证认证标签,再用 A 的公钥验签。理由:纯对称无法证明来源,纯非对称太慢,纯哈希无法阻止篡改者重算。

高频陷阱

  • 把哈希当加密,或认为 Base64 是加密。
  • 签名与验签所用密钥方向写反。
  • 认为 SM2 密钥是 128 位(实为 256 位)。