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对称加密体制的工作过程是什么

keros@mark 2022-11-06 资讯中心

很高兴和大家一起分享对称加密体制的工作过程是什么的知识,希望对各位有所帮助。

本文目录一览

对称加密算法 是如何工作的? 详解!!

对称算法(Symmetric Algorithm)就是加密密钥和解密密钥相同或能相互推导的密码算法。

秘密密钥算法或单密钥算法,要求发送者和接收者在安全通信之前,商定一个密钥。

对称算法的安全性完全依赖于密钥,加密和解密表示为:

EK(M) = C

DK(C) = M

对称加密算法的工作原理、作用及其流程图?

对称加密的核心——通信双方共享一个密钥

通信过程:

A有明文m,使用加密算法E,密钥key,生成密文c=E(key,m);

B收到密文c,使用解密算法D,密钥key,得到明文m=D(key,c);

比喻:

对称加密是最直观,也是历史最久远的加密手段,类似于加锁和解锁,只不过钥匙的个数非常多(~~2^100),一个人穷其一生也试不完所有可能的钥匙。

用图示说明对称加密技术和非对称加密技术相结合(即数字信封技术)的工作过程。

数字信封技术用于保证资料在传输过程中的安全。对称密钥加密和公钥加密技术各有其优缺点,对称密钥加密算法效率高,但密钥的愤发和管理都很困难;而公钥加密算法密钥易于管理和传递,但运行效率太低,不适于加密大量的消息,而且它要求被加密的信息块长度要小于密钥的长度。数字信封技术结合了密钥加密技术和公钥加密技术各自的优点,克服了密钥加密技术中密钥分发和管理困难和公钥加密技术中加解密效率低的缺点,充分利用了密钥系统的高效性和公钥系统的灵活性,保证信息在传输过程中的灵活性。

数字信封技术首先使用密钥加密技术对要发送的消息进行加密;再利用公钥加密技术对密钥系统中使用的密钥进行加密。然后把加密的消息和加密的密钥一起传送给接收方。其具体的实现方法和步骤如下:

说明:以上图中的步骤可以解释为:

①在需要发送信息时,发送方Alice先生成一个对称密钥K;

②Alice利用生成的对称密钥K和相应的对称密钥算法E( • )对要发送的明文消息P进行加密,生成密文C=Ek(P);

③然后Alice再用接收方Bob提供的公钥KpB 对刚才用到的加密明文P的密钥K进行加密,得到加密后的密钥Ck;

④Alice把加密后的消息C和加密后的对称密钥Ck作为密文一起传送给Bob。

⑤Bob接收到密文后,先用自己的私钥解密Ck还原出对称密钥K,然后再用得到的K,根据实现商定好的对称密钥算法解密得到明文P。

数字信封技术实际上是使用双层加密体制。在内层,利用对称密钥加密技术,每次传送消息都可以重新生成新的对称密钥,实现了一次一密,保证了信息的安全性。在外层,使用公钥加密技术对对称密钥进行加密,保证对称密钥传输的安全性。数字信封技术的应用,使资料信息在公共为了中的传输有了安全保障。

对称密钥加密技术的工作流程

SQL Server 2005一个令人激动的特性是内置了加密的功能。在这个新版的SQL Server中,开发团队直接在T-SQL中加入了加密工具、证书创建和密钥管理的功能。对于因为法律要求或商业需求而需要加密表中的数据的人来说,这是一个好礼物。对于犹豫是否用加密来保证数据安全的人来说,做决定也更容易了。这篇文章介绍新的加密功能是怎么工作,怎么使用。

TSQL现在支持使用对称密钥和非对称密钥,证书和密码。本文介绍如何创建、管理和使用对称密钥和证书。

根据涉及的内容,我决定把本文分为三节:

第一部分:服务主密钥和数据库主密钥

第二部分:证书

第三部分:对称密钥

1. 服务主密钥和数据库主密钥

图:SQL Server 2005加密层次结构

1.1 服务主密钥

当第一次需要使用服务主密钥对链接服务器密码、凭据或数据库主密钥进行加密时,便会自动生成服务主密钥。服务主密钥为 SQL Server 加密层次结构的根。服务主密钥直接或间接地保护树中的所有其他密钥和机密内容。使用本地计算机密钥和 Windows 数据保护 API 对服务主密钥进行加密。该 API 使用从 SQL Server 服务帐户的 Windows 凭据中派生出来的密钥。

因为服务主密钥是自动生成且由系统管理的,它只需要很少的管理。服务主密钥可以通过BACKUP SERVICE MASTER KEY语句来备份,格式为:

BACKUP SERVICE MASTER KEY TO FILE = 'path_to_file' ENCRYPTION BY PASSWORD = 'password'

'path_to_file' 指定要将服务主密钥导出到的文件的完整路径(包括文件名)。此路径可以是本地路径,也可以是网络位置的 UNC 路径。

'password' 用于对备份文件中的服务主密钥进行加密的密码。此密码应通过复杂性检查。

应当对服务主密钥进行备份,并将其存储在另外一个单独的安全位置。创建该备份应该是首先在服务器中执行的管理操作之一。

如果需要从备份文件中恢复服务主密钥,使用RESTORE SERVICE MASTER KEY语句。

RESTORE SERVICE MASTER KEY FROM FILE = 'path_to_file'

DECRYPTION BY PASSWORD = 'password' [FORCE]

'path_to_file' 指定存储服务主密钥的完整路径(包括文件名)。path_to_file 可以是本地路径,也可以是网络位置的 UNC 路径。

PASSWORD = 'password' 指定对从文件中导入的服务主密钥进行解密时所需的密码。

FORCE 即使存在数据丢失的风险,也要强制替换服务主密钥。

注:如果你在使用RESTORE SERVICE MASTER KEY时不得不使用FORCE选项,你可能会遇到部分或全部加密数据丢失的情况。

如果你的服务主密钥泄露了,或者你想更改SQL Server服务帐户,你可以通过ALTERSERVICE MASTER KEY语句重新生成或者恢复服务主密钥。它的用法请参考联机丛书。

因为服务主密钥是SQL Server自动生成的,所以,它没有对应的CREATE和DROP语句。

1.2 数据库主密钥

正如每个SQL Server有一个服务主密钥,每个数据库有自己的数据库主密钥。数据库主密钥通过CREATE MASTER KEY语句生成:

CREATE MASTER KEY ENCRYPTION BY PASSWORD = 'password'

这个语句创建数据库主密钥,使用指定的密码加密它,并保存在数据库中。同时,数据库主密钥也被使用服务主密钥加密之后保存在master数据库中,这就是所谓的“自动密钥管理”。这个特性我们待会再讲。

象服务主密钥一样,你可以备份和恢复数据库主密钥。使用BACKUP MASTER KEY备份数据库主密钥。语法类似于备份服务主密钥:

BACKUP MASTER KEY TO FILE = 'path_to_file'

ENCRYPTION BY PASSWORD = 'password'

恢复数据库主密钥使用RESTORE MASTER KEY语句,它需要使用DECRYPTION BY PASSWORD子句提供备份时指定的加密密码,还要使用ENCRYPTION BY PASSWORD子句,SQL Server使用它提供的密码来加密数据库主密钥之后保存在数据库中。

RESTORE MASTER KEY FROM FILE = 'path_to_file'

DECRYPTION BY PASSWORD = 'password'

ENCRYPTION BY PASSWORD = 'password'

[ FORCE ]

同样,FORCE表示你将忽略在解密过程中的错误。

建议你在创建了数据库主密钥之后立即备份数据库主密钥,并把它保存到一个安全的地方。同样,使用FORCE语句可能导致已加密数据的丢失。

要删除数据库主密钥,使用DROP MASTER KEY语句,它删除当前数据库的主密钥。在执行之前,确定你在正确的数据库上下文中。

1.3 自动密钥管理

当创建数据库主密钥时,它被使用提供的密码加密然后被保存到当前数据库中。同时,它被使用服务主密钥加密并保存到master数据库中。这份保存的数据库主密钥允许服务器在需要的时候解密数据库主密钥,这就是自动密钥管理。没有自动密钥管理的话,你必须在每次使用证书或密钥加密或解密数据(它需要使用数据库主密钥)时使用OPEN MASTER KEY语句同时提供加密的密码。使用自动密钥管理,你不需要执行OPEN MASTER KEY语句,也不需要提供密码。

自动密钥管理的缺点就是每个sysadmin角色的成员都能够解密数据库主密钥。你可以通过ALTER MASTER KEY语句的DROP ENCRYPTION BY SERVICE MASTER KEY子句,从而不使用自动密钥管理。ALTER MASTER KEY的使用方法参见联机丛书。

对称密码体制

1.对称密钥密码体系

对称密钥密码体系也叫密钥密码体系,它是指消息发送方和消息接收方必须使用相同的密钥,该密钥必须保密。发送方用该密钥对待发消息进行加密,然后将消息传输至接收方,接收方再用相同的密钥对收到的消息进行解密。这一过程可用数学形式来表示。消息发送方使用的加密函数encrypt有两个参数:密钥K和待加密消息M,加密后的消息为E,E可以表示为E=encrypt(K,M)消息接收方使用的解密函数decrypt把这一过程逆过来,就产生了原来的消息:

M=decrypt(K,E)=decrypt(K,encrypt(K,M))

2.非对称密钥密码体系

非对称密钥密码体系又叫公钥密码体系,它使用两个密钥:一个公共密钥PK和一个私有密钥SK。这两个密钥在数学上是相关的,并且不能由公钥计算出对应的私钥,同样也不能由私钥计算出对应的公钥。这种用两把密钥加密和解密的方法表示成如下数学形式。假设M表示一条消息,pub—a表示用户a的公共密钥,prv—a表示用户a的私有密钥,那么:

M=decrypt(pub—a,encrypt(prv—a,M))

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