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2025年密码学应用专项训练试卷及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.以下哪项不属于对称加密算法的典型特征？

A.加密和解密使用相同密钥

B.适合处理大规模数据

C.密钥分发需安全通道

D.支持数字签名

2.我国自主设计的SM4分组密码的分组长度和密钥长度分别为：

A.64位，128位

B.128位，128位

C.128位，256位

D.256位，256位

3.后量子密码算法CRYSTALS-Kyber的核心安全基础是：

A.大整数分解问题

B.椭圆曲线离散对数问题

C.格基困难问题

D.离散对数问题

4.关于哈希函数的抗碰撞性，正确的描述是：

A.无法找到两个不同输入产生相同输出

B.给定输出无法找到对应输入

C.给定输入无法预测输出

D.仅允许存在有限数量的碰撞

5.数字签名中，私钥用于（），公钥用于（）。

A.加密，解密

B.签名，验签

C.验签，签名

D.生成摘要，验证摘要

6.同态加密技术的核心优势在于：

A.提升加密速度

B.支持密文直接运算

C.降低密钥管理复杂度

D.增强抗量子攻击能力

7.以下哪项是量子密码（如BB84协议）的独特安全保障？

A.计算复杂度

B.物理不可克隆性

C.量子不可克隆定理

D.数学难题假设

8.SM2椭圆曲线公钥密码算法推荐的曲线参数基于：

A.secp256r1

B.SM2专用素数域椭圆曲线

C.NISTP-384

D.Curve25519

9.密钥生命周期管理中，“密钥派生”的主要目的是：

A.延长密钥使用时间

B.从主密钥生成多个子密钥

C.提高密钥熵值

D.简化密钥存储

10.针对侧信道攻击的防御措施不包括：

A.掩码技术

B.功耗均衡设计

C.抗差分分析算法优化

D.增加密钥长度

二、填空题（每空1分，共20分）

1.AES-256算法的轮数为______轮，其S盒基于______数学结构设计。

2.SHA-3哈希算法采用______结构，其固定输出长度包括224位、256位、384位和______位。

3.数字签名的三个核心属性是______、______和______。

4.我国商用密码体系中，SM9是______密码算法，其核心是基于______的加密和签名。

5.后量子密码算法主要分为四类：基于格的、基于编码的、基于多元多项式的和______。

6.密钥管理的“最小特权原则”要求密钥仅在______和______时使用，限制其访问范围。

7.同态加密分为部分同态（PHE）、近似同态（SomewhatHE）和______（FHE），其中______支持任意次数的任意运算。

8.量子计算机对RSA的威胁源于其能高效解决______问题，对ECC的威胁源于其能高效解决______问题。

9.侧信道攻击的典型类型包括功耗分析、______、______和电磁辐射分析。

10.密码协议设计中，“前向安全”指即使当前私钥泄露，______的历史通信仍无法被破解。

三、简答题（每题8分，共40分）

1.简述AES与SM4算法的异同点（从分组长度、密钥长度、轮函数结构、应用场景角度分析）。

2.说明数字签名中“不可否认性”的实现原理，并举例说明其在电子合同中的应用。

3.后量子密码为何成为当前研究热点？列举3种NIST已标准化的后量子密码算法并说明其安全基础。

4.密钥管理中“密钥分层”策略的作用是什么？画出典型的三级密钥分层结构示意图（文字描述即可）。

5.分析量子密码（如BB84协议）与传统公钥密码的本质区别，说明其无法完全替代传统密码的原因。

四、综合应用题（每题10分，共20分）

1.某金融机构需设计一套基于SM9的身份认证方案，要求支持用户通过手机终端（含安全芯片）与银行服务器双向认证。请描述方案的核心步骤（包括密钥生成、认证流程、防重放攻击措施）。

2.假设某云服务提供商需对用户上传的医疗数据进行隐私保护，要求支持第三方在不获取明文的情况下计算数据平均值。请设计基于同态加密的解决方案，包括：（1）选择合适的同态加密类型；（2）数据加密与上传流程；（3）第三方计算平均值的具体步骤；（4）结果解密与验证方法。

答案

一、单项选择题

1.D2.B3.C4.A5.B6.B7.C8.B9.B10.D