软考系统分析师·每日学习卡 | [日期：2025-08-31] | [今日主题：安全分析与设计]

一、今日学了啥？

今天学习了信息安全基础，重点阐述了安全空间的立体模型概念，核心内容围绕加密技术展开，深入讲解了对称加密（DES、3DES等）与非对称加密（RSA、ECC等）的原理、特点及典型算法，并剖析了信息摘要、数字签名、数字信封和公钥基础设施（PKI） 如何协同工作，以确保数据的机密性、完整性、身份认证和不可抵赖性

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二、重点/要记住的！

• 🔺 安全空间：一个用于系统化组织信息安全的立体模型

  • 三坐标

    • X轴（安全机制）
    • Y轴（网络层次-ISO模型）
    • Z轴（安全服务）
      

  • 五大要素

    • 认证
    • 权限
    • 完整
    • 加密
    • 不可否认

• 🔺 密码系统（密码体制）五部分

  • 明文空间M：明文集合
  • 密文空间C：密文集合
  • 密钥空间K：密钥集合，每一个密钥k均由加密密钥Ke和解密密钥Kd组成，K=<Ke，Kd>
  • 加密算法E：一组由M到C的加密变换
  • 解密算法D：一组由C到M的解密变换

  

• 🔺 加密原理
  

  • 对称加密：加密与解密使用相同的密钥
    • 特点：密钥短、加密速度快、强度相对低、密钥分发困难
    • 常见算法：DES (替换加移位，56位密钥，64 位数据块)、3DES (三重DES，112位等效)、AES（高级加密标准，Riindael 加密法，美国政府采用的区块加密标准）、IDEA（128 位密钥，64 位数据块，比 DES 加密性好）、RC5
    • ❌ 3DES密钥长度：其过程为“加密->解密->加密”，使用两个或三个密钥，但其有效安全强度为112位（2个56位密钥），而非168位，为常见考点（用了两个钥匙（K1, K2），玩了三个动作：加密（K1）-> 解密（K2）-> 加密（K1），虽然动作做了三次，但只用了两个不同的钥匙。所以它的真正强度是 56位 + 56位 = 112位。）
  • 非对称加密：使用公钥/私钥对，二者不同
    • 特点：密钥长、加密速度慢、加密强度高、密钥分发方便
    • 常见算法：RSA ( 2048位或1024位，计算量极大难破解)、ECC (椭圆曲线算法)、ElGamal（依赖于计算有限域上离散对数）

• 🔺 信息摘要 (Hash)：数据的指纹/特征值。

  • 特点：唯一性（不同原文摘要必不同）、不可逆（无法从摘要反推原文）、用于验证数据完整性
  • 常见算法：MD5 (128位)、SHA-1 (160位)

• ❌ 加密 vs 摘要：加密是可逆过程（目的：保密），摘要是不可逆过程（目的：验证完整性）

• 🔺 数字签名：用于验证身份和防止抵赖

  • 过程
    • 发送方
      • 用自身私钥加密信息摘要生成签名
    • 接收方
      • 用发送方公钥解密签名验证身份，并对比摘要验证完整性

• 🔺 数字信封：解决对称密钥分发难题

  • 过程
    • 用对称密钥加密原文，再用接收方的公钥加密该对称密钥本身，一并发送。

• 🔺 公钥基础设施 (PKI)：管理非对称密钥和数字证书的体系框架

  • 核心组件：CA（认证中心，发证）、RA（注册机构，审核）、KMC（密钥管理中心）。
  • ❌ 证书签发机构：数字证书由 CA 签发，RA 只负责审核申请材料，不负责签发
    

• 🔺 数字证书：由CA签发，包含证书所有人信息、公钥、颁发者信息、有效期、序列号、签名算法以及CA的数字签名（用于验证证书本身真伪），不包含私钥。

  • ❌ 数字证书内容：证书内包含的是用户的公钥，而私钥必须由用户自己秘密保管，绝不会出现在证书中。

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三、今天的小收获/卡住的地方

• 例题1：安全邮件系统设计

  • 需求：加密传输、大附件(2G)、发送不可抵赖、第三方无法篡改。

  • 解题思路：

    1. 处理大数据（效率）：选择对称加密算法（如AES）加密邮件正文和超大附件。

    2. 分发对称密钥（安全）：采用数字信封技术，用接收方的公钥加密上述对称密钥。

    3. 不可抵赖与防篡改：对邮件内容计算信息摘要，并用发送方的私钥对其进行加密，生成数字签名。

    4. 最终传输：将加密后的数据、数字信封（加密的对称密钥）和数字签名一并发送。

  • 流程转化：

    flowchart TD A[发送方] --> B[计算邮件信息摘要] B --> C[用发送方私钥加密摘要<br>生成数字签名] A --> D[生成随机对称密钥] D --> E[用对称密钥加密邮件原文] D --> F[用接收方公钥加密对称密钥<br>生成数字信封] E --> G[组合传输数据：<br>加密后的数据 + 数字签名 + 数字信封] G --> H[接收方] H --> I[用接收方私钥解密数字信封<br>获取发送方用的对称密钥] I --> J[用对称密钥解密邮件原文] H --> K[用发送方公钥解密数字签名<br>得到原始信息摘要] J --> L[对解密后的邮件原文<br>计算信息摘要] K --> M{对比两个摘要是否一致?} M -- 是 --> N[验证成功!<br>邮件完整且发送方不可抵赖] M -- 否 --> O[验证失败!<br>邮件可能被篡改]

• 例题2：公司总部和分部之间需要传输大量数据，在保证数据安全的同时又要兼顾密钥算法效率。

  • 分析选项：

    A. RSA (非对称, 速度慢)

    B. ECC (非对称, 速度慢)

    C. MD5 (摘要算法, 非加密算法)

    D. RC4 (对称加密算法, 速度快)

  • 解题思路：关键词“大量数据”、“兼顾效率” → 核心需求是加密速度要快，而对称加密算法加密速度快，适合大批量数据加密,故选择 D. RC4（或其他对称加密算法，如AES、3DES）

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四、明天学啥？

明天学习网络安全&主动和被动攻击

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像实干家一样思考问题，像思想家一样付诸行动。

愿你我共同进步！