《工業(yè)控制系統(tǒng)安全》課件-對(duì)稱式密碼

對(duì)稱式密碼（SymmetricCryptography）是一種加密方法，其中加密和解密過(guò)程使用相同的密鑰。這意味著任何一方要發(fā)送加密信息，都需要確保接收方擁有相同的密鑰才能解密信息。對(duì)稱式密碼因其高效性、較低的計(jì)算成本以及較快的處理速度，在多種場(chǎng)景中得到了廣泛應(yīng)用。

定義：對(duì)稱式密碼的基本思想是，加密過(guò)程將明文（Plaintext）轉(zhuǎn)換為密文（Ciphertext），而解密過(guò)程則將密文還原為明文。這兩個(gè)過(guò)程都依賴于相同的密鑰。密鑰的作用是確定加密算法的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，從而確保只有知道該密鑰的人才能解密信息。

3.2.2

對(duì)稱式密碼種類對(duì)稱式密碼可以根據(jù)其工作原理和使用方式分為兩大類：序列密碼（StreamCiphers）和分組密碼（BlockCiphers）。1.序列密碼（StreamCiphers）序列密碼是一種逐位加密的方法，它將明文中的每一個(gè)比特位與一個(gè)偽隨機(jī)比特流（稱為密鑰流）中的對(duì)應(yīng)比特位進(jìn)行異或（XOR）運(yùn)算。密鑰流由密鑰和一個(gè)密鑰流生成器共同產(chǎn)生。常見(jiàn)的序列密碼有：RC4：曾經(jīng)廣泛用于WEP（WiredEquivalentPrivacy）協(xié)議中，現(xiàn)在仍被用于一些應(yīng)用程序。A5/1：用于GSM電話標(biāo)準(zhǔn)中的語(yǔ)音加密。序列密碼的優(yōu)點(diǎn)是加密速度快，適用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)加密，如語(yǔ)音通話。然而，它們的弱點(diǎn)在于如果密鑰流重復(fù)使用，則容易受到攻擊。

3.2.2

對(duì)稱式密碼DES的基本原理DES密碼是屬于對(duì)稱密碼中的分組加密算法密鑰長(zhǎng)64位，其中56位參與計(jì)算，其余8位為校驗(yàn)位。（8，16，24，32，40，56，64）當(dāng)n個(gè)64位明文數(shù)據(jù)塊都經(jīng)過(guò)DES加密后，所得到的n個(gè)64位密文串在一起就是密文DES加密的過(guò)程種類2.分組密碼（BlockCiphers）分組密碼則是將明文分割成固定大小的數(shù)據(jù)塊（Block），然后對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行加密。分組密碼通過(guò)一系列復(fù)雜的變換，如替換（Substitution）和置換（Permutation），來(lái)實(shí)現(xiàn)加密。著名的分組密碼包括：DES（DataEncryptionStandard）：這是一種使用56位密鑰的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已不再推薦使用，因?yàn)槠涿荑€長(zhǎng)度太短。AES（AdvancedEncryptionStandard）：這是一種使用128、192或256位密鑰的標(biāo)準(zhǔn)，目前被廣泛認(rèn)為是最安全的分組密碼之一。3DES（TripleDES）：為了提高安全性，DES被擴(kuò)展為3DES，通過(guò)三次加密來(lái)增強(qiáng)安全性。分組密碼的優(yōu)點(diǎn)在于其較高的安全性，適用于對(duì)數(shù)據(jù)完整性要求較高的場(chǎng)合。然而，由于它們需要處理整個(gè)數(shù)據(jù)塊，因此處理速度相對(duì)較慢。

3.2.2

對(duì)稱式密碼用途對(duì)稱式密碼因其高效性和靈活性，在許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用：1.數(shù)據(jù)加密：在存儲(chǔ)和傳輸過(guò)程中保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性。例如，在互聯(lián)網(wǎng)通信中，HTTPS協(xié)議使用對(duì)稱式密碼來(lái)加密數(shù)據(jù)傳輸。2.文件加密：用戶可以使用對(duì)稱式密碼來(lái)加密本地存儲(chǔ)的文件，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)。3.數(shù)據(jù)庫(kù)加密：保護(hù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的敏感信息，如個(gè)人身份信息、財(cái)務(wù)記錄等。4.網(wǎng)絡(luò)通信：在即時(shí)通訊軟件、電子郵件服務(wù)中，對(duì)稱式密碼被用來(lái)保護(hù)用戶的通信內(nèi)容。5.物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備：確保物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間以及與云端之間的通信安全。6.軟件保護(hù)：在軟件分發(fā)和激活過(guò)程中，對(duì)稱式密碼可用于驗(yàn)證軟件的真實(shí)性和完整性。

3.2.2

對(duì)稱式密碼總結(jié)對(duì)稱式密碼作為一種基本的加密技術(shù)，在信息安全領(lǐng)域占據(jù)著重要地位。盡管它們存在密鑰管理上的挑戰(zhàn)，但通過(guò)對(duì)稱式密碼，我們可以有效地保護(hù)數(shù)據(jù)免受竊聽(tīng)、篡改和