安全性和保密性设计 · 信息安全四属性与对称加密：DES 与 IDEA

阿明，第16章，安全性和保密性设计。先看原文开头列的攻击手法：拒绝服务攻击、从事非授权的访问、肆意窃取和篡改重要的数据信息、安装后门监听程序、传播计算机病毒、摧毁主机——这一串本身就是多选题的原材料，先混个眼熟。

给了，一句话：信息安全，具体地说就是保证信息的保密性、完整性、真实性、占有性。四个属性，每一个都可能单独出「以下描述对应哪个属性」的定义题，所以逐个抠准。

保密性，是指系统中的信息必须按照该信息拥有者的要求保证一定的秘密性，不会被未经许可的第三方非法获取；系统必须阻止一切对秘密信息的非授权访问或泄露。关键词是「秘密性」和「非授权获取」。

你的直觉对了一半。完整性的定义是：系统中的信息应当安全、准确、有效，要求数据不能被非法改动或删除。原文紧接着补了一句：完整性是信息安全的最基本要求。所以「最基本要求」这顶帽子戴在完整性头上；为了实现完整性，可以借助数字签名、加密等措施。

差别在这。真实性是指对信息的发送者身份的确认，或系统中有关主体的身份确认，这样可以保证信息的可信度，可以通过数字签名、公钥加密等方式来实现。它管的是「你是谁」，不是「内容对不对」——内容不被改是完整性的事，这个边界必须划清。

占有性最冷门：要保护信息赖以存储的节点、介质、载体等不被盗用或窃取。保护方法原文给了三样：使用版权、专利、商业秘密性，提供物理的或逻辑的存取限制方法，维护和检查有关窃取文件的记录等。

好，进 16.1 加密和解密。先把基本词钉死：发送方准备好要发送信息的原始形式叫明文；明文经过一系列变换后形成的、不能直接体现明文含义的形式叫密文；由明文转换为密文的过程叫加密，加密时所采用的一组规则或方法叫加密算法。

接收者把密文还原成明文获得具体内容，这个过程叫解密，对应的规则叫解密算法。在加密解密过程中，由通信双方掌握的、控制具体加密解密过程的参数叫密钥，密钥分为加密密钥和解密密钥。这六个词年年有人张冠李戴。

判定标准只有一条，照原文念：如果采用的加密密钥与解密密钥相同，或者从一个很容易计算出另一个，这种方法叫对称密钥密码体制，也叫单钥密码体制；反之，加密解密的密钥并不相同，或者从一个很难计算出另外一个，就叫不对称密钥密码系统或者公开密钥密码体制，也叫双钥密码体制。

这就是第一道辨析题。判定看「相同，或容易互推」，两者居其一就是对称。判断题说「对称密钥体制中加密密钥与解密密钥必须严格相同」——错，可以不同，只要容易互推。反过来，不对称的关键词是「很难从推出另一个」。

对称体制的安全性原文有一句定性：整个加密系统的安全性完全以密钥的保密为基础，密钥的保密是对称密钥加密体制安全保密的关键，必须妥善保存并经由可靠的渠道传递。算法可以公开，密钥一丢全盘皆输。

原文点名的对称算法有 DES、IDEA、Skipjack、3DES、GDES、NewDES、Lucifer、FEAL N、LOKI 91、RC4、RC5 等。判断题常反过来把 RSA、背包密码塞进对称阵营里——RSA 是公钥算法，别上当。重点讲两个：DES 和 IDEA。

DES 是 1977 年美国政府公布的一种加密算法。过程原文这样描述：把要加密的明文分成 64 位的数据段作为输入，再使用根据 64 位密钥变化生成的 52 个子密钥，对输入的数据段依次进行初始置换、16 轮迭代、逆初始置换，然后得到 64 位密文。

直接问「DES 把明文分成多少位的数据段进行加密」，答 64 位。干扰项最爱放 56 位和 128 位——56 是 DES 实际密钥位数的通用常识，但本教材口径就写 64 位密钥；128 是 IDEA 的密钥长度。按教材答题，DES 密钥就是 64 位。

还有一组数字对：16 轮迭代对应加密时的 K1 到 K16，52 个子密钥别写成 16 个——16 是轮数。DES 的解密过程与加密过程几乎相同，只是子密钥的使用顺序不一样：加密时依次使用 K1、K2、K3 直到 K16，解密时按 K16、K15、K14 直到 K1 的顺序使用，其他算法完全一样。

DES 的破解难度原文原话：如果用穷举的方法进行攻击的话，由一台一秒钟能够进行 10000 次破译的计算机来计算，则要经过 200 多年才能够破解。一台一秒 10000 次、破解要 200 多年——条件和方法数配对出题，别跟 IDEA 的数混了。

另外两句定性：DES 算法实现起来并不复杂，不但软件可以容易实现，而且早在芯片上实现了，使用方便；由于算法实现简单、加密效果好，很长时间里在全世界范围被广泛运用。

两个数、一句话。IDEA 处理的数据段大小也是 64 位，但所用的密钥长度为 128 位，而且采用更加复杂的加密算法。一句话：假如一台计算机一秒钟可以产生和运行 10 亿个密钥，则要猜出 IDEA 密钥需要花费 10 的 13 次方年的时间。迄今还没有出现对该算法的有效攻击。

对。IDEA 的结构也有一组数：加密前把明文按每 64 位一个数据段分割，解密时把 64 位数据段分成 4 个 16 位的数据段，经过八轮迭代变换和一轮输出变换得到明文。这段的意思是让你知道「4 个 16 位、八轮加一轮」这几个量级，跟 DES 的 16 轮区分开。

IDEA 的解密与加密过程基本相同，所不同的只是解密子密钥的产生方式与加密子密钥的产生方式不一样——注意 DES 是「子密钥顺序倒过来」，IDEA 是「产生方式不同」，两者措辞别互换。

本集必背：信息安全四属性——保密性是拥有者要求的秘密性、完整性是不能被非法改动或删除且是最基本要求、真实性是确认发送者身份、占有性是保护存储节点介质载体不被盗用；明文密文加密解密加解密算法密钥六个词；对称判定是「相同或容易互推」，不对称是「很难互推」；DES 四组数——明文 64 位段、64 位密钥生成 52 个子密钥、16 轮迭代、一秒 10000 次破解要 200 多年，解密只是 K1 到 K16 倒序用；IDEA 明文也是 64 位段、密钥 128 位、一秒 10 亿个密钥要猜 10 的 13 次方年、解密与加密只差子密钥产生方式。

对，下一集讲不对称加密和 RSA：n 个用户到底要多少把密钥、公钥私钥怎么配对用，还有 RSA 那两个公式，我会带你一步步算。