《密码编码学与网络安全》复习题
1． 信息安全（计算机安全）目标是什么？
机密性（confidentiality）：防止未经授权的信息泄漏 
完整性（integrity）：防止未经授权的信息篡改
可用性（avialbility）：防止未经授权的信息和资源截留
抗抵赖性、不可否认性、问责性、可说明性、可审查性（accountability）：
真实性（authenticity）：验证用户身份
2． 理解计算安全性(即one-time pad的理论安全性)
    使用与消息一样长且无重复的随机密钥来加密信息，即对每个明文每次采用不同的代换表不可攻破，因为任何明文和任何密文间的映射都是随机的，密钥只使用一次
3． 传统密码算法的两种基本运算是什么？
代换和置换
前者是将明文中的每个元素映射成另外一个元素；后者是将明文中的元素重新排列。
4． 流密码和分组密码区别是什么？各有什么优缺点？
  分组密码每次处理一个输入分组，对应输出一个分组；流密码是连续地处理输入元素，每次输出一个元素
  流密码Stream: 每次加密数据流的一位或者一个字节。连续处理输入分组，一次输出一个元素，速度较快。
5． 利用playfair密码加密明文bookstore，密钥词是（HARPSICOD），所得的密文是什么？
I/JD RG LR QD HG
HARPS            bo ok st or ex    I/JD DG PU GO GV
  I/JCODB
  EFGKL
  MNQTU
  VWXYZ
6． 用密钥词cat实现vigenere密码，加密明文vigenere coper，所得的密文是什么？
XIZGNXTEVQPXT
Key:        catca t ca tcatcatcat
Plaintext:    vigenere coper
Chipertext:  XIZGNXTE VQPXT
7． 假定有一个密钥2431的列置换密码，则明文can you understand的密文是多少？
YNSDCODTNURNAUEA
Key:        2  4  3  1
Plaintext:    c  a  n  y
            o  u  u  n
            d  e  r  s
            t  a    n  d
Chipertext:  YNSDCODTNURNAUEA
8． 什么是乘积密码？
  多步代换和置换，依次使用两个或两个以上的基本密码，所得结果的密码强度将强与所有单个密码的强度.
9． 混淆和扩散的区别是什么？
扩散（Diffusion):明文的统计结构被扩散消失到密文的,使得明文和密文之间的统计关系尽量复杂.即让每个明文数字尽可能地影响多个密文数字
混淆(confusion)：使得密文的统计特性与密钥的取值之间的关系尽量复杂，阻止攻击者发现密钥
10． Feistel密码中每轮发生了什么样的变化？
    将输入分组分成左右两部分。
以右半部数据和子密钥作为参数，对左半部数据实施代换操作。
将两部分进行互换，完成置换操作。
11． S-Box的概念
S盒用在DES算法中，每个s盒都由6位输入产生4位输出，所有说，s盒定义了一个普通的可逆代换。相当程度上，DES的强度取决于s盒的设计，但是，s盒的构造方法是不公开的
12． AES每轮变化中设计的基本操作有哪些？
  每轮包括4个阶段：字节代换、行移位、列混淆、轮密钥加
13． DES、AES和RC4之间的比较（建议比较分组大小、密钥长度、相对速度、安全强度、轮数、是否Feistel体制、基本操作等若干方面）*
算法
DES
AES
RC4
分组长度（bit）
64
128
流密码
密钥长度
56
128/196/256
不少于128
相对速度
较快
慢
退税需要满足什么条件很快
安全强度
2^55（穷举）                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       
很难
轮数
16
10/12/14
-
是否Feistel体制
是
不是
？
14． 武艺博AES与DES相比有优点？3DES与DES相比的变化有哪些？什么是2DES中的中间相遇攻击?
    (1) AES更安全。
(2) 3DES增加了1到2个密钥，进行多轮DES，安全性更高。
(3) C = EK2(EK1(P)) ⇒ X = EK1(P) = DK2(C)
    给定明文密文对(P,C)
    对所有256个密钥,加密P,对结果按X排序与T中
    对所有256个密钥,解密C,解密结果与T中的值比较
    出K1,K2使得EK1(P) = DK2(C)
u盾
    用k1和k2对P加密，若结果为C，则认定这两个密钥为正确的密钥
15． 分组密码的工作模式有哪些？及优缺点？
A． ECB，电码本模式，一次处理64位明文，每次使用相同的密钥加密。任何64位的明文组都有唯一的密文与之对应，有“结构化”的缺点。
励志男B． CBC，密码分组连接模式，克服了ECB中“结构化”的缺点，同样的明文变成密文之后就不同了，而且加密必须从头到尾
C． CFB，密码反馈模式．一次处理Ｍ位，上一个分组的密文产生一个伪随机数输出的加密算法的输入，该输出与明文的异或，作为下一个分组的输入。　
D． OFB，输出反馈模式，与ＣＦＢ基本相同，只是加密算法的输入是上一次DES的输出。
E． 计数器模式，计数器被初始化为某个值，并随着消息块的增加其值加1，在于明文组异或得到密文组。也可用于流密码。
16． RSA算法中密钥的生成和加密解密过程。
        生成过程
       
RSA的加解密为:
给定消息M = 88 ( 88<187)
加密:
        C = 887 mod 187 = 11
解密:
        M = 1123 mod 187 = 88
17． RSA算法计算实例（给定p,q,e,m/c，计算n, ,d,c/m）
        1. 选择素数: p=17 & q=11
2. 计算n = pq =17×11=187
3. 计算生日要吃什么ø(n)=(p–1)(q-1)=16×10=160
4. 选择e : gcd(e,160)=1; 选择e=7
5. 确定d: de=1 mod 160 and d < 160， d=23
因为23×7=161= 1×160+1
6. 公钥KU={7,187}
7. 私钥KR={23,17,11}
18． 描述Diffie-Hellman密钥交换机制。
  算法：
A． 双方选择素数p以及p的一个原根a
B． 用户A选择一个随机数Xa < p，计算Ya=aXa mod p
C． 用户B选择一个随机数Xb < p，计算Yb=aXb mod p
D． 每一方保密X值，而将Y值交换给对方
E． 用户A计算出K=YbXa mod p
F． 用户B计算出K=YaXb mod p
G． 五月天资料双方获得一个共享密钥(aXaXbmod p)
素数p以及p的原根a可由一方选择后发给对方
19． 描述Diffie-Hellman算法（DH算法）中中间人攻击发生的过程。
中间人攻击
1 双方选择素数p以及p的一个原根a(假定O知道)
2 A选择Xa<p,计算Ya=aXa mod p, AB: Ya
3 O截获Ya,选Xo,计算Yo=aXo mod p,冒充AB:Yo
4 B选择Xb<p,计算Yb=aXb mod p, BA: Yb
5 O截获Yb,冒充BA:Yo
6 A计算: (Xo)Xa≡(aXo)Xa≡aXoXa mod p
7 B计算: (Xo)Xb≡(aXo)Xb≡aXoXb mod p
8 O计算: (Ya)Xo≡aXaXo mod p, (Yb)Xo≡aXbXo mod p
O无法计算出aXaXb mod p
O永远必须实时截获并冒充转发,否则会被发现
20． 如何使用公钥密码实现数据的保密性、完整性和数据源认证（签名）？
  发送方用其私钥对消息“签名”。可以通过对整条消息加密或者对消息的一个小的数据块（消息认证码/摘要）加密来产生。
E(K,[M||E(PRa,H(M))])  其中K为PUb
解密时，第一步解密使用B的私钥，然后使用A的公钥。
21． 对比对称算法和公钥算法？（建议从用途，速度和效率等方面）
      对称算法：速度快，主要用于数据加密，只有一个密钥。
公钥算法：速度较慢，主要用于数字签名和密钥交换，有两个密钥
22． 对称密钥分配有哪些方法？(注意和重放攻击相结合)
      对于参与者A和B，密钥分配有以下几种：
A． 密钥由A选择，并亲自交给B
B． 第三方选择密钥后亲自交给A和B
C． 如果A和B以前或最近使用过某密钥，其中一方可以用它加密一个新密钥后在发送给另一方。
D． A和B与第三方均有秘密渠道，则C可以将一密钥分别发送给A和B
别人卷子上的分配方式：
传统加密方法Needham/Schroeder Protocol [1978]
1、A KDC：IDA||IDB||N1
2、KDC A：EKa[Ks||IDB||N1||EKb[Ks||IDA]]
3、A B：  EKb[Ks||IDA]
4、B A：  EKs[N2]
5、A B：  EKs[f(N2)]
保密密钥Ka和Kb分别是A和KDC、B和KDC之间共享的密钥。
本协议的目的就是要安全地分发一个会话密钥Ks给A和B。
A在第2步安全地得到了一个新的会话密钥，第3步只能由B解密、并理解。第4步表明B已知道Ks了。第5步表明B相信A知道Ks并且消息不是伪造的。
第4，5步目的是为了防止某种类型的重放攻击。特别是，如果敌方能够在第3步捕获该消息，并重放之，这将在某种程度上干扰破坏B方的运行操作。
上述方法尽管有第4,5步的握手，但仍然有漏洞
假定攻击方C已经掌握A和B之间通信的一个老的会话密钥。C可以在第3步冒充A利用老的会话密钥欺骗B。除非B记住所有以前使用的与A通信的会话密钥，否则B无法判断这是一个重放攻击。如果C可以中途截获第4步的握手信息，则可以冒充A在第5步响应。从这一点起，C就可以向B发送伪造的消息而对B来说认为是用认证的会话密钥与A进行的正常通信。
Denning Protocol [1982] 改进（加入时间戳）：
1、A KDC：IDA||IDB
2、KDC A：EKa[Ks||IDB||T||EKb[Ks||IDA||T]]