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计算机网络安全技术 第三章 公开密钥密码学 第三章 公开密钥密码学 对称密钥密码体制存在的问题 密钥分配问题 N(N-1)/2个密钥 层次式密钥结构并未根本解决问题 EKm[Ks]，EKs[M] 签名验证问题 公开密钥密码体制的概念是在解决对称密钥密码体制中的密钥分配与数字签名问题时提出的。 1976年，W. Diffie与M. E. Hellman首次提出公开密钥密码体制的概念。 公钥密码体制的出现在密码学历史上是迄今为止最大的、而且是惟一真正的革命。 第三章 公开密钥密码学 §3.1 公开密钥密码系统原理 §3.2 RSA公钥密码 §3.3 公开密钥管理 §3.4 Diffie-Hellman密钥交换协议 §3.1 公开密钥密码系统原理 公开密钥密码系统原理 §3.1.1 公开密钥密码系统 §3.1.2 公开密钥密码系统的应用 §3.1.3 对公开密钥密码编码学的要求 §3.1.1 公开密钥密码系统 公开密钥密码算法要求每个参与方拥有一对相关的密钥： 一个公开，称为公开密钥； 另一个必威体育官网网址，称为私有密钥。 公开密钥算法使用一个密钥进行加密，而使用另一个不同但是相关的密钥进行解密。 公开密钥算法具有以下重要特性： 仅仅知道密码算法和加密密钥而要确定解密密钥，在计算上是不可能的； 两个相关密钥中任何一个都可以用作加密而让另外一个用作解密。 例如，RSA算法。 §3.1.1 公开密钥密码系统 公开密钥密码体制的特点 公开密钥算法基于数学函数而不是替代和置换。 公开密钥密码体制中的密钥是非对称的，它使用两个不同的密钥，这对于必威体育官网网址通信、密钥分配和鉴别等领域都有着深远的影响。 公开密钥密码成功地解决了计算机网络安全的身份鉴别、数字签名等问题，推动了包括电子商务在内的一大批网络应用的不断深入发展。 使密钥管理变得容易。 加密和解密较常规密钥密码体制慢。 §3.1.1 公开密钥密码系统 需要澄清得几个问题 公开密钥加密方法要比传统的加密方法更加安全。 事实上，任何加密方案的安全程度都依赖于密钥的长度和破译密码所需要的工作量。 公开密钥密码体制是一种通用技术，它已使传统密码体制变得陈旧。 其实正相反，由于当前公开密钥加密在计算上的巨大开销，在可预见的将来常规加密并不会被抛弃。 公开密钥的密钥分配实现起来很简单。 事实上，使用公开密钥密码体制分配密钥仍需要某种形式的协议。 §3.1.1 公开密钥密码系统 常规加密与公开密钥加密的比较 §3.1.1 公开密钥密码系统 公开密钥加密过程中的重要步骤 密钥产生 网络中的每个端系统都产生一对用于其将报文进行加密和解密的密钥。 密钥公开 每个系统都通过将自己的公开密钥放进一个登记本或者文件来公布它，而另一个私有密钥则是必威体育官网网址。 加密 发送方A向接收方B发送一个报文，A使用B的公开密钥加密该报文。 C = EKUb[P] 解密（…） §3.1.1 公开密钥密码系统 解密 接收方B收到该报文后，使用其私有密钥解密报文，而其他所有收到该报文的人都无法解密报文，因为只有 B才有 B的私有密钥。 P = DKRb[C] §3.1.1 公开密钥密码系统 密码学中使用的符号约定 常规加密中使用的秘密密钥Km（m是修饰符） 例如，AB之间的秘密密钥Kab，会话密钥Ks 公钥加密中使用的公开密钥KUa、私有密钥KRa 加密 EKab[P]、EKUa[P]（加密）、EKRa[P]（签名） 解密 DKab[C]、DKRa[C]（解密）、DKUa[C]（鉴别） §3.1.1 公开密钥密码系统 公开密钥加密既可以使用本方的私有密钥，也可以使用对方的公开密钥。 公开密钥密码系统：加密 使用对方B的公开密钥KUB进行加密可以实现数据的加密。 公开密钥密码系统：鉴别 而使用本方A的私有密钥KRA进行加密实现鉴别。 公开密钥密码系统：加密与鉴别 §3.1.1 公开密钥密码系统 公开密钥密码系统：加密 Y = EKUb(X) X = EKRb(Y) §3.1.1 公开密钥密码系统 公开密钥密码系统：鉴别 Y = EKRa[X] X = DKUa[Y] §3.1.1 公开密钥密码系统 报文是用A的私有密钥进行加密的，只有A才能发送该报文，因此整个加密报文可以被当作A的数字签名，得不到A的私有密钥就不可能对报文进行改动。 所以，在实现数据的完整性的同时，还实现了发送方的鉴别。 §3.1.1 公开密钥密码系统 公开密钥密码系统：加密与鉴别 §3.1.2 公开密钥密码系统的应用 根据应用的需要，发送方可以使用发送方的私有密钥、接收方的公开密钥，或者两个都使用，以完成某种类型的密码编码解码功能。 大体来说，可以将公开密钥密码系统分为三类： 加密/解密 发送方用接收方的公开密钥加密报文。 数字签名 发送方使用自己的私有密钥