2022年信息安全工程师考试知识点（五）：密码学的基本概念

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　　密码学的基本概念

　　【考法分析】

　　本考点主要是对密码学基本概念的考查。

　　【要点分析】

　　1.研究密码编制的科学称为密码编制学(Cryptography)，研究密码破译的科学称为密码分析学(Cryptanalysis)，密码编制学和密码分析学共同组成密码学(Cryptology)。密码学作为信息安全的基础，其安全目标主要包括三个非常重要的方面：保密性(confidentiality)、完整性(integrity)和可用性(availability)。

　　① 保密性：确保信息仅被合法用户访问，而不被泄露给非授权的用户、实体或过程。

　　② 完整性：是指所有资源只能由授权方或以授权的方式进行修改，即信息未经授权不能进行改变的特性。

　　③ 可用性：是指所有资源在适当的时候可以由授权方访问，即信息可被授权实体访问并按需求使用的特性。

　　2.如果能够根据密文系统地确定出明文或密钥，或者能够根据明文—密文对系统地确定出密钥，则我们说这个密码是可破译的。密码分析者攻击密码的方法主要有以下三种。

　　① 穷举攻击：密码分析者采用依次试遍所有可能的密钥对所获密文进行解密，直至得到正确的明文。

　　② 统计分析攻击：就是指密码分析者通过分析密文和明文的统计规律来破译密码。

　　③ 数学分析攻击：是指密码分析者针对加密算法的数学依据通过数学求解的方法来破译密码。

　　3.根据密码分析者可利用的数据资源来分类，可将攻击密码的类型分为以下四种：

　　① 仅知密文攻击(Ciphertext-only attack)：是指密码分析者仅根据截获的密文来破译密码。

　　② 明文攻击(Known-plaintext attack)：是指密码分析者根据已经知道的某些明文-密文对来破译密码。

　　③ 选择明文攻击(Chosen-plaintext attack)：是指密码分析者能够选择明文并获得相应的密文。

　　④ 选择密文攻击(Chosen-ciphertext attack)：是指密码分析者能够选择密文并获得相应的明文。

　　一个密码，如果无论密码分析者截获了多少密文和用什么技术方法进行攻击都不能被攻破，则称为是绝对不可破译的。绝对不可破译的密码在理论上是存在的，这就是著名的“一次一密”密码。如果一个密码，不能被密码分析者根据可利用的资源所破译，则称为是计算上不可破译的。

　　4.置换密码：把明文中的字母重新排列，字母本身不变，但其位置改变了，这样编成的密码称为置换密码。

　　5.代替密码：构造一个或多个密文字母表，然后用密文字母表中的字母或字母组来代替明文字母或字母组，这样编成的密码称为代替密码。代替密码的目标就是加密文本，其思路非常简单：将字母表中的一个字符用另一个字符代替。

　　6.按代替所使用的密文字母表的个数可将代替密码分为单表代替密码、多表代替密码和多名代替密码。单表代替密码又称为简单代替密码。它只使用一个密文字母表，并且用密文字母表中的一个字母来代替一个明文字母表中的一个字母。典型的简单代替密码有加法密码、乘法密码、仿射密码等。

　　7.古典密码破译方法：

　　① 穷举分析：对于加法密码，密钥整数K只有n-1个不同的取值。对于明文字母表为英文字母表的情况，K只有25种可能的取值。即使是对于明文字母表为8位扩展ASCII码而言，K也只有255种可能的取值。因此，只要对K的可能取值逐一穷举就可破译加法密码。

　　② 统计分析：任何自然语言都有许多固有的统计特性。如果自然语言的这种统计特性在密文中有所反应，则密码分析者便可以通过分析明文和密文的统计规律而将密码破译。许多古典密码都可以用统计分析的方法破译。

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