密码学网络安全科普网络安全密码技术

网络加密包括密码技术和网络加密方法两个方面。

一、密码技术

　　密码技术一般分为常规密码和公钥密码。

　　常规密码是指收信方和发信方使用相同的密钥，即加密密钥和解密密钥是相同或等价的。比较著名的常规密码算法有DES及其各种变形、IDEA、FEAL、Skipjack、RC4、RC5等。在众多的常规密码中影响最大的是DES密码。

　　常规密码的优点是有很强的保密强度，且能经受住时间的检验和攻击，但其密钥必须通过安全的途径传送。因此，其密钥管理成为系统安全的重要因素。

　　公钥密码是指收信方和发信方使用的密钥互不相同，而且几乎不可能从加密密钥推导解密密钥。比较著名的公钥密码算法有：RSA、，背包密码、 Mceliece密码、Diffe与Hellman、零知识证明的算法、椭圆曲线、Elgamal等等。最有影响朗公钥密码算法是RSA、它能抵抗到目前为止已知的所有密码攻击。

　　公钥密码的优点是可以适应网络的开放性要求，且密钥管理比较简单，尤其可方便地实现数字签名和验证。但其算法复杂，加密数据的速率较低。尽管如此，随着现代电子技术和密码技术的发展，公钥密码算法将是一种很有前途的网络安全加密体制。

　　在实际应用中，人们通常将常规密码和公钥密码结合在一起使用，比如：利用DES或者IDEA来加密信息，而采用RSA来传递会话密钥。

　　密码技术是网络安全最有效的技术之一。一个加密网络，不但可以防止非授权用户窃取文件，而且可以验证文件的真实性。

二、网络加密方法

　　一般的数据加密可以用三种方式来实现，即：链路加密、节点加密和端到端加密。

1、链路加密

　　对于在两个网络节点间的某一次通信链路，链路加密能为网上传输的数据提供安全保证。对于链路加密(又称在线加密)，所有信息在被传输之前进行加密，在每一个节点上对接收到的信息进行解密，然后先使用下一个链路的密钥再对信息进行加密，再进行传输。在到达目的地之前，一条信息可能要经过许多通信链路的传输。

　　由于在每一个中间传输节点信息均被解密后重新进行加密，因此，包括路由信息在内的链路上的所有数据均以密文形式出现。这样，链路加密就掩盖了被传输信息的源点与终点。由于填充技术的使用以及填充字符在不需要传输数据的情况下就可以进行加密，这使得信息的频率和长度特性得以掩盖，从而可以防止对通信业务进行分析。

　　尽管链路加密在计算机网络环境中使用得相当普遍，但它并非没有问题。链路加密通常用在点对点的同步或异步线路上，它要求先对在链路两端的加密设备进行同步，然后使用一种链模式对链路上传输的数据进行加密，这就给网络的性能和可管理性带来了副作用。在线路／信号经常不通的海外或卫星网络中，链路上的加密设备需要频繁地进行同步，带来的后果是数据丢失或重传。另一方面，即使仅一小部分数据需要进行加密，也会使得所有传输数据被加密。

2、节点加密

　　节点加密能给网络数据提供较高的安全性，在操作方式上与链路加密相类似：两者均在通信链路上为传输的信息提供安全性；都在中间节点先对信息进行解密，然后进行加密。因为要对所有传输的数据进行加密，所以加密过程对用户是透明的。

　　然而，与链路加密不同的是节点加密不允许信息在网络节点以明文形式存在，它先把收到的信息进行解密，然后采用另一个不同的密钥进行加密，这二过程是在节点上的一个安全模块中进行。

　　节点加密要求报头和路由信息以明文形式传输，因此这种方法对于防止攻击者分析通信业务是脆弱的。

3、端到端加密

　　端到端加密允许数据在从源点到终点的传输过程中始终以密文形式存在。采用端到端加密（又称脱线加密或包加密），信息在被传输到达终点前不进行解密，这样信息在整个传输过程中均受到保护，所以，即使有节点被损坏，也不会使信息泄露。

　　端到端加密系统价格便宜，更容易设计、实现和维护。端到端加密还避免了其它加密系统所固有的同步问题，因为每个文件包均是独立被加密的，所以一个文件包所发生的传输错误不会影响后续的文件包。此外，从用户对安全需求的直觉上讲，端到端加密更自然些：单个用户选用这种加密方法，不会影响网络上的其他用户。

　　由于端到端加密系统通常不允许对信息的目的地址进行加密，因此，这种加密方法不能掩盖被传输信息的源点和终点，因此它对于防止攻击者分析通信业务是脆弱的。
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关于王小云破解MD5

首先要说的是为什么需要使用密码？因为我们通常的通信环境是不安全的。

那什么是不安全的通信环境呢？不安全至少表现在两个方面：一是通信的内容可能被窃取；二是通信的内容可能被篡改。

通常的密码使用就是为这解决这两方面的问题。

常用的密码有很多种类，其中最常用的是这三种：
1、对称密码
2、非对称密码
3、摘要

对称密码的特点是：加密与解密用相同的密钥，甚至可能用相同的算法。比如从最简单的异或，到常用的DES、BLOWFISH、IDEA等。它们通常的用途是这样的：

发送方将源文（M）用密钥（K）加密：E=ENC（M，K）
然后将E通过不安全网络传给接收方，接收方用相同的密钥（K）解密：M=DEC（E，K）

只要算法足够好，并且保管好密钥（K），就可以保证这种通信是安全的，因为别人即使知道了密文（E）和算法ENC/DEC，也无法知道明文（M）。

对于这种密码来说，如果有方法可以从密文（E）和算法ENC/DEC中导到密钥（K）或明文（M），则意味这种密码被破解。比如简单异或算法就可以用统计分析法简单地破解掉。但即使是现在被认为不够安全的DES算法（已经有近三十年历史了），也需要有大量的明文/密文对（2的数十次方对），并需要大量的计算时间才能求得其密钥（K）。

非对称密码是因为这样的原因：因为在对称密码中，通信双方需要约定一个共同的密钥（K），如果这个约定过程也不安全，就可能出现密钥的泄露，而对于对称算法来说，密钥一旦泄露，之后的通信过程也就不攻自破了。

通常的非对称密码就是所谓的公钥密码算法，比如现在最常用的RSA（由R. L. Rivest和A. Shamir等人基于大数的因数分解极为困难的原理而创建），或是最近更为时髦的“椭圆曲线”，因为我的数学水平太差，具体算法也说不清楚，只知道大致是这样的：

顾名思义，它所用的算法特点在于加密与解密用的密钥是不一样的。做法大致如下：

发送方自己生成一对密钥：私钥（KA）和公钥（KPA）
接收方也生成一对密钥：（KB）和（KPB）
其中（KPA）和（KPB）是公开的
发送方用算法：E=ENC（ENC（M，KA），KPB）
进行两次加密，接收方用算法：M=DEC（DEC（E，KB），KPA）
进行两次解密，即可得到原文。
而其中双方都不需要知道对方的私钥，这就避免了约定密钥导致的不安全。
非对称密码的算法本身又决定了用私钥加密的内容必须用公钥才能解，反之亦然，并且算法还保证仅知道公钥和密文无法导出私钥，由此决定了通信的安全。

当然，如果有方法可以从公钥导出私钥来，则这种算法即告被破解。但至少目前RSA还是安全的，因为从现在的数学理论上可以证明RSA的算法是一类NPC （NP完备）类问题，只要密钥足够长（RSA要求至少是10的100次方以上，实际使用时更要大得多），以现在最先进的计算机来算，其时间成本也是不可能达到的。

摘要算法则与上面两种完全不同，前面两种密码是用于防止信息被窃取，而摘要算法的目标是用于证明原文的完整性，也就是说用于防止信息被篡改。通常也被称为：HASH算法、杂凑算法、签名算法。它的特点是：从不定长的原文中产生一个固定长度（如MD5是128位）的结果，称为“签名”（S），这个签名必须对原文非常敏感，即原文即使是有少量的变化，也会导致这个签名面目全非。比如传统的CRC或是现在要说的MD5、SHA等都是这类算法。

摘要算法的用途通常是这样的：

比如用户密码验证：如Linux或一些论坛用的方法，用户设置密码时，服务端只记录这个密码的MD5，而不记录密码本身，以后验证用户身份时，只需要将用户输入的密码再次做一下MD5后，与记录的MD5作一个比较即可验证其密码的合法性。

比如发布文件的完整性验证：比如发布一个程序，为了防止别人在你的程序里插入病毒或木马，你可以在发布这个程序的同时，公开这个程序文件的MD5码，这样别人只需要在任何地方下载这个程序后做一次MD5，然后跟公开的这个MD5作一个比较就知道这个程序是否被第三方修改过。

一个安全的摘要算法在设计时必须满足两个要求：其一是寻找两个输入得到相同的输出值在计算上是不可行的，这就是我们通常所说的抗碰撞的；其二是找一个输出，能得到给定的输入在计算上是不可行的，即不可从结果推导出它的初始状态。

反之，如果某种摘要算法不能同时满足上面两个条件，则它就是不安全的。其实主要还是前一个条件，因为从理论上很容易证明后面一个条件基本上都是可以满足的：

摘要算法对任意长的原文产生定长的签名，按照香农的信息论，当原文的长度超过一定的程度的时候，签名中就无法记录原文中的所有信息，这意味着存在着信息的丢失，所以我说理论上不可能从签名中恢复原文。

为什么说理论上呢？就是说当这种摘要算法被完全攻破时，也就是说可以从签名恢复出任意原文，注意：是任意原文，因为所有的摘要算法的特点就是存在着一个无穷大的碰撞原文的集合。而真正的原文只是其中一份。对应这个无穷大的集合来说，这就是一个无穷小.

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最后

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给小伙伴们的意见是想清楚，自学网络安全没有捷径，相比而言系统的网络安全是最节省成本的方式，因为能够帮你节省大量的时间和精力成本。坚持住，既然已经走到这条路上，虽然前途看似困难重重，只要咬牙坚持，最终会收到你想要的效果。

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结语

网络安全产业就像一个江湖，各色人等聚集。相对于欧美国家基础扎实（懂加密、会防护、能挖洞、擅工程）的众多名门正派，我国的人才更多的属于旁门左道（很多白帽子可能会不服气），因此在未来的人才培养和建设上，需要调整结构，鼓励更多的人去做“正向”的、结合“业务”与“数据”、“自动化”的“体系、建设”，才能解人才之渴，真正的为社会全面互联网化提供安全保障。