北邮版《现代密码学》习题答案.docx

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北邮版《现代密码学》习题答案

《现代密码学习题》答案

第一章

1、1949年，（A）发表题为《保密系统de通信理论》de文章，为密码系统建立了理论基础，从此密码学成了一门科学。

A、ShannonB、DiffieC、HellmanD、Shamir

2、一个密码系统至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密钥5部分组成，而其安全性是由（D）决定de。

A、加密算法B、解密算法C、加解密算法D、密钥

3、计算和估计出破译密码系统de计算量下限，利用已有de最好方法破译它de所需要de代价超出了破译者de破译能力（如时间、空间、资金等资源），那么该密码系统de安全性是（B）。

A无条件安全B计算安全C可证明安全D实际安全

4、根据密码分析者所掌握de分析资料de不通，密码分析一般可分为4类：

唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击，其中破译难度最大de是（D）。

A、唯密文攻击B、已知明文攻击C、选择明文攻击D、选择密文攻击

5、1976年，W.Diffie和M.Hellman在密码学de新方向一文中提出了公开密钥密码de思想，从而开创了现代密码学de新领域。

6、密码学de发展过程中，两个质de飞跃分别指1949年香农发表de保密系统de通信理论和公钥密码思想。

7、密码学是研究信息寄信息系统安全de科学，密码学又分为密码编码学和密码分析学。

8、一个保密系统一般是明文、密文、密钥、加密算法、解密算法5部分组成de。

9、密码体制是指实现加密和解密功能de密码方案，从使用密钥策略上，可分为对称和非对称。

10、对称密码体制又称为秘密密钥密码体制，它包括分组密码和序列密码。

第二章

1、字母频率分析法对（B）算法最有效。

A、置换密码B、单表代换密码C、多表代换密码D、序列密码

2、（D）算法抵抗频率分析攻击能力最强，而对已知明文攻击最弱。

A仿射密码B维吉利亚密码C轮转密码D希尔密码

3、重合指数法对（C）算法de破解最有效。

A置换密码B单表代换密码C多表代换密码D序列密码

4、维吉利亚密码是古典密码体制比较有代表性de一种密码，其密码体制采用de是（C）。

A置换密码B单表代换密码C多表代换密码D序列密码

5、在1949年香农发表《保密系统de通信理论》之前，密码学算法主要通过字符间de简单置换和代换实现，一般认为密码体制属于传统密码学范畴。

6、传统密码体制主要有两种，分别是指置换密码和代换密码。

7、置换密码又叫换位密码，最常见de置换密码有列置换和周期转置换密码。

8、代换是传统密码体制中最基本de处理技巧，按照一个明文字母是否总是被一个固定de字母代替进行划分，代换密码主要分为两类：

单表代换和多表代换密码。

9、一个有6个转轮密码机是一个周期长度为26de6次方de多表代替密码机械装置。

第四章

1、在（C）年，美国国家标准局把IBMdeTuchman-Meyer方案确定数据加密标准，即DES。

A、1949B、1972C、1977D、2001

2、密码学历史上第一个广泛应用于商用数据保密de密码算法是（B）。

A、AESB、DESC、IDEAD、RC6

3、在DES算法中，如果给定初始密钥K，经子密钥产生de各个子密钥都相同，则称该密钥K为弱密钥，DES算法弱密钥de个数为（B）。

A、2B、4C、8D、16

4、差分分析是针对下面（A）密码算法de分析方法。

A、DESB、AESC、RC4D、MD5

5、AES结构由一下4个不通de模块组成，其中（A）是非线性模块。

A、字节代换B、行位移C、列混淆D、轮密钥加

6、适合文件加密，而且有少量错误时不会造成同步失败，是软件加密de最好选择，这种分组密码de操作模式是指（D）。

A、电子密码本模式B、密码分组链接模式C、密码反馈模式D、输出反馈模式

7、设明文分组序列X1…Xn产生de密文分组序列为Y1…Yn。

假设一个密文分组Y1在传输是出现了错误（即某些1变成了0，或者相反）。

不能正确解密de明文分组数目在应用（）模式时为1.

A、电子密码本模式和输出反馈模式

B、电子密码本模式和密码分组链接模式

C、密码反馈模式和密码分组链接模式

D、密码分组链接模式和输出反馈模式

8、IDEA使用de密钥长度为（C）位。

A、56B、64C、128D、156

9、Skipjack是一个密钥长度为（C）位分组加密算法。

A、56B、64C、80D、128

10、分组密码主要采用混乱原则和扩散原则来抵抗攻击者对该密码体制de统计分析。

11、在今天看来，DES算法已经不再安全，其主要愿意是源于密钥空间de限制，容易被穷举攻破。

12、轮函数是分组密码结构de核心，评价轮函数设计质量de三个主要指标是安全性、速度和灵活性。

13、DESde轮函数F是由三个部分：

扩展置换、非线性代换和线性置换组成de。

14、DES密码中所有de弱密钥、半弱密钥、四分之一弱密钥和八分之一弱密钥全部加起来，一共有256个安全性较差de密钥。

15、关于DES算法，密钥de长度（即有效位数）是56位，又其互补性使DES在选择明文攻击下所需de工作量减半。

16、分组密码de加解密算法中最关键部分是非线性运算部分，那么，DES加密算法de非线性预算部分是指字节代换，AES加密算法de非线性运算部分是指S盒。

17、在2001年，美国国家标准与技术研究所正式公布高级加密标准AES。

18在高级加密标准AES规范中，分组长度只能是128位，密钥de长度可以是128位、192位、256位中de任意一种。

19、DES与AES有许多相同之处，也有一些不同之处，请指出两处不同：

AES密钥长度可变DES不可变，DES面向比特运算AES面向字节运算。

第五章

1、m序列本身是适宜de伪随机序列产生器，但只有在（A）下，破译者才不能破解这个伪随机序列。

A、唯密文攻击B、已知明文攻击C、选择明文攻击D、选择密文攻击

2、Geffe发生器使用了（C）个LFSR。

A、1B、2C、3D、4

3、J-K触发器使用了（B）个LFSR。

A、1B、2C、3D、4

4、PKZIP算法广泛应用于（D）程序。

A、文档数据加密B、数据传输加密C、数字签名D、文档数据压缩

5、A5算法de主要组成部分是3个长度不通de线性移位寄存器，即A、B、C。

其中A有（A）位，B有（D）位，C有（E）位。

A、19B、20C、21D、22E、23

6、SEAL使用了4个（B）位寄存器。

A、24B、32C、48D、56

7、按目前de计算能力，RC4算法de密钥长度至少应为（C）才能保证安全强度。

A、任意位B、64位C、128位D、256位

8、目前，使用最广发de序列密码是（A）。

A、RC4B、A5C、SEALD、PKZIP

9、序列密码de起源可以追溯到Vernam密码算法。

10、序列密码结构可分为驱动部分和组合部分两个主要组成部分。

11、序列密码de安全核心问题是如何将一小段de比特串（密钥）扩展成足够“长”de密钥。

12、序列密码de工作方式一般分为是同步和自同步。

13、一般地，一个反馈移位寄存器由两部分组成：

移位寄存器和反馈函数。

14、反馈移位寄存器输出序列生成过程中，对输出序列周期长度起着决定性de作用，而对输出de序列起着决定性de作用。

15、选择合适den级线性反馈函数可使序列de周期达到最大值2den次方－1，并具有m序列特性，但敌手知道一段长为nde明密文对时即能破译这n级线性反馈函数。

16、门限发生器要求：

LFSRde数目是奇数，确信所有deLFSRde长度互素，且所有de反馈多项式都是本原de，这样可达到最大周期。

第六章

1、下面（A）不是Hash函数de等价提法。

A、压缩信息函数B、哈希函数C、单向散列函数D、杂凑函数

2、下面（B）不是Hsha函数具有de特性。

A、单向性B、可逆性C、压缩性D、抗碰撞性

3、线代密码学中很多应用包含散列运算，而应用中不包含散列运算de是（A）。

A、消息机密性B、消息完整性C、消息认证码D、数字签名

4、西面（C）不是Hash函数de主要应用。

A、文件校验B、数字签名C、数据加密D、认证协议

5、MD5算法以（D）位分组来处理输入文本。

A、64B、128C、256D、512

6、MD5de主循环有（B）轮。

A、3B、4C、5D、8

7、SHA1接收任何长度de输入消息，并产生长度为（B）bitdeHash值。

A、64B、160C、128D、512

8、分组加密算法（如AES）与散列函数算法（如SHA）de实现过称最大不同是（D）。

A、分组B、迭代C、非线性D、可逆

9、生日攻击是针对（D）密码算法de分析方法。

A、DESB、AESC、RC4D、MD5

10、设Hash函数de输出长度为nbit，则安全deHash函数寻找碰撞de复杂度应该为（C）。

A、O（P（n））B、O（2n）C、O（2n-1）D、O（2n/2）

11、MD5de压缩函数中，512bitde消息被分为16块输入到步函数，每一块输入（B）次。

A、3B、4C、5D、8

12、Hash函数就是把任意长度de输入，通过散列算法，变换成固定长度de输出，该输出称为散列值。

13、Hash函数de单向性是指对任意给它de散列值h找到满足H（x）＝hdex。

14、Hash函数de抗碰撞性是指。

15、MD5算法de输入是最大长度小于2de64次方bitde消息，输出为128bitde消息摘要。

16、MD5de分组处理是由4轮构成de，每一轮处理过程类似，只是使用de寄存器不同，而每轮又由16个步函数组成，每个步函数相投，但为了消除输入数据de规律性而选用de逻辑函数（非线性函数）不同。

17、SHA1de分组处理是有80步构成de，每20步之间de处理差异在于使用de寄存器和非线性函数是不同de，而每步de32bit消息字生成也有所差异，其中前16步直接来自消息分组de消息字，而余下de14步de消息字是由前面de4个值相互异或后再循环移位得到de。

18、与以往攻击者de目标不通，散列函数de攻击不是恢复原始de明文，而是寻找散列函数de过程，最常用de攻击方法是生日攻击，中途相遇攻击。

19、消息认证码de作用是验证信息来源de正确性和验证消息de完整性。

20、MD5、SHA1、SHA256使用de寄存器长度为32bit，SHA512使用de寄存器长度为64bit.

21、设消息为“Hi”，则用MD5算法压缩前，填充后de消息二进制表示为。

第七章

1、下列（D）算法不具有雪崩效应。

A、DES加密B、序列密码de生成C、哈希函数D、RSA加密

2、若Alice想向Bob分发一个会话密钥，采用ElGamal公钥加密算法，那么Alice应该选用de密钥是（C）。

A、Alicede公钥B、Alicede私钥C、Bobde公钥D、Bobde私钥

3、设在RSAde公钥密码体制中，公钥为（e,n）=（13,35），则私钥d=（B）。

A、11B、13C、15D、17

4、在现有de计算能力条件下，对于非对称密码算法Elgamal，被认为是安全de最小密钥长度是（D）。

A、128位B、160位C、512位D、1024位

5、在现有de计算能力条件下，对于椭圆曲线密码算法，被认为是安全de最小密钥长度是（B）。

A、128位B、160位C、512位D、1024位

6、指数积分法针对下面（C）密码算法de分析方法。

A、背包密码体制B、RSAC、ElGamalD、ECC

7、公钥密码体制de思想是基于陷门单向函数，公钥用于该函数de正向（加密）计算，私钥用于该函数de反向（解密）计算。

8、1976年，W.Diffie和M.Hellman在密码学新方向一文中提出了公钥密码de思想，从而开创了线代密码学de新领域。

9、公钥密码体制de出现，解决了对称密码体制很难解决de一些问题，主要体现一下三个方面：

密钥分发问题、密钥管理问题和数字签名问题。

10、RSAde数论基础是数论de欧拉定理，在现有de计算能力条件下，RSA被认为是安全de最小密钥长度是1024位。

11、公钥密码算法一般是建立在对一个特定de数学难题求解上，那么RSA算法是基于大整数因子分解困难性、ElGamal算法是基于有限域乘法群上离散对数de困难性。

12、基于身份de密码体制，李永用户公开de信息作为公钥来解决用户公钥de真实性问题，但在实际应用中，这种体制存在以下两方面不足：

用户私钥de安全性，这种体制de应用范围。

13、Rabin公钥密码体制是1979你M.O.Rabin在论文《DigitalSignaturePublic-KeyasFactorization》中提出de一种新de公钥密码体制，它是基于合数模下求解平方根de困难性（等价于分解大整数）构造de一种公钥密码体制。

14、1984年，Shamir提出了一种基于身份de加密方案IBEde思想，方案中不使用任何证书，直接将用户de身份作为公钥，以此来简化公钥基础设施PKI中基于公钥证书维护de过程。

第八章

1、通信中仅仅使用数字签名技术，不能保证de服务是（C）。

A、认证服务B、完整性服务C、保密性服务D、防否认服务

2、Alice收到Bob发给他de一个文件de签名，并要验证这个签名de有效性，那么签名验证算法需要Alice选用de密钥是（C）。

A、Alicede公钥B、Alicede私钥C、Bobde公钥D、Bobde私钥

3、在普通数字签名中，签名者使用（B）进行信息签名。

A、签名者de公钥B、签名者de私钥C、签名者de公钥和私钥D、签名者de私钥

4、签名者无法知道所签消息de具体内容，即使后来签名者见到这个签名时，也不能确定当时签名de行为，这种签名称为（D）。

A、代理签名B、群签名C、多重签名D、盲签名

5、签名者把他de签名权授给某个人，这个人代表原始签名者进行签名，这种签名称为（A）。

A、代理签名B、群签名C、多重签名D、盲签名

6、下列（A）签名中，签名这de公钥对应多个私钥。

A、失败——停止签名B、前向安全签名C、变色龙签名D、同时生效签名

7、下列（B）签名中，除了签名者以外还有人能够生成有效签名。

A、失败——停止签名B、前向安全签名C、变色龙签名D、同时生效签名

8、在数字签名方案中，不仅可以实现消息de不可否认型，而且还能实现消息de完整性、机密性。

9、普通数字签名一般包括3个过程，分别是系统初始化、签名产生过程和签名验证过程。

10、1994年12月美国NIST正式办不了数字签名标准DSS，它是在ElGamal和Schnorr数字签名de方案de基础上设计de。

11、根据不通de签名过程，多重数字签名方案可分两类：

即有序多重数字签名和广播多重数字签名。

12、群签名除具有一般数字签名de特点外，还有两个特征：

即匿名性和抗联合攻击。

13、盲签名除具有一般数字签名de特点外，还有两个特征：

即匿名性和不可追踪性。

14、代理签名按照原始签名者给代理签名者de授权形式可分为3种：

完全委托de代理签名、部分授权de代理签名和带授权书de代理签名。

15、门限数字签名是一种涉及一个组，需要由多个用户来共同进行数字签名de，其具有两个重要de特征：

门限特性和健壮性。

16、一次性数字签名是指签名者只能签署一条消息de签名方案，如果签名者签署消息不多于一个，那么私钥就有可能泄露。

3公钥密码体制与对称密码体制相比有什么有点和不足？

优点：

（1）密钥de分发相对容易；

（2）密钥管理简单；

（3）可以有效地实现数字签名。

缺点：

（1）与对称密码体制相比，费对称密码体制加解密速度比较慢；

（2）同等安全强度下，费对称密码体制要求de密钥位数要多一些；

（3）密文de长度往往大于明文长度。

5.简述密码体制de原则：

（1）密码体制既易于实现又便于使用，主要是指加密算法解密算法都可高效de实现；

（2）密码体制de安全性依赖于密钥de安全性，密码算法是公开de；

（3）密码算法没有安全弱点，也就是说，密码分析者除了穷举搜索攻击外再也找不到更好de攻击方法；

（4）密钥空间要足够大，使得试图通过穷举搜索密钥de攻击方式在计算机上不可行。

6简述保密系统de攻击方法。

（1）唯密文攻击，密码分析者除了拥有截获de密文外，没有其他可以利用de信息；

（2）已知明文攻击，密码分析者不仅掌握了相当数量de密文，还有一些已知de明—密文对可供利用；

（3）选择明文攻击，密码分析者不仅可以获得一定数量de明—密文对，还可以选择任何明文并在使用同一未知密钥de情况下能达到相应de密文；

（4）选择密文攻击，密码分析者能选择不同de被加码de密文，并还可以得到对应de明文，密码分析者de主要任务是推出密钥及其他密文对应de明文；

（5）选择文本攻击，是选择明文攻击和选择密文攻击de组合

3,。

简述DES算法中S盒de特点。

（1）具有良好de非线性，既输出de每一个比特与全部输入比特有关；

（2）每一行包括所有de16种4位二进制；

（3）两个输入相差1bit时，输出相差2bit；

（4）如果两个输入刚在中间2个比特上不同，则输出至少有两个比特不同；

（5）如果两个输入前两位比特不同而最后两位相同，则输出一定不同；

（6）相差6bitde输入共有32对，在这32对中有不超过8对de输出相同；

（7）S盒是DES中唯一非线性部分

5为什么二重DES并不像人们想象de那样可以提高密钥长度到112bit，而相当于57bit？

简要说明原因。

明文攻击可以成功攻击密钥长度为112位de二重DES，其计算量级位2de56次方，与攻击DES所需de计算复杂度2de55次方相当，两者基本在同一个数量级

6简述DES与AESde相同之处：

（1）二者de圈函数都是由3层构成，非线性层，线性混合层，子密钥异或，只是顺序不同；

（2）AESde子密钥异或对应于DES中S盒之前de子密钥异或；

（3）AESde列混合运算de目de是让不同de字节相互影响，而DES中deF函数de输出与左边de一半数据相加也有类似de效果；

（4）AESde非线性运算是字节代换，对应于DES中唯一de非线性运算S盒；

（5）行移位运算保证了每一行de字节不仅仅影响其他行对应de字节，而且影响其他行所有de字节，这与DES中置换P相似

1简述序列密码算法和分组密码算法de不同。

分组密码是把明文分成相对比较大de快，对于每一块使用相同de加密函数进行处理，因此，分组密码是无记忆de，相反，序列密码处理de明文长度可以小到1bit，而且序列密码是有记忆de，另外分组密码算法de实际关键在于加解密算法，使之尽可能复杂，而序列密码算法de实际关键在于密钥序列产生器，使之尽可能de不可预测性。

2密钥序列生成器是序列密码算法de核心，请说出至少5点关于密钥生成器de基本要求。

（1）种子密钥Kde长度足够大，一般在128位以上；

（2）KG生成de密钥序列{ki}具极大周期；

（3）混合性，既{ki}de每一个比特均与Kde大多数比特有关；

（4）扩散性，既K任意比特de改变要引起{ki}在全貌上de改变；

（5）密钥序列{ki}de不可预测，密文及相应de明文de部分信息，不能确定整个{ki}

5简述A5算法de实现过程。

该算法可以描述成由一个22bit长de参数和64bit长de参数生成两个114bit长de序列de黑盒子。

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1简要说明散列函数de特点。

（1）H可以应用于任意长度de消息；

（2）H产生定长de输出；

（3）对任意给定de消息x，计算H（x）比较容易，用硬件和软件均可实现

（4）单向性：

又称为抗原像性，对任意给定de消息x，找到满足y不等于x，且H（x）=H（y）de消息x在计算上是不可行de

（5）抗弱碰撞性：

又称为抗第二原像性，对任意给定de消息x，找到满足y不等于x，且H（x）=H（y）de消息y在计算上是不可行de；

（6）抗强碰撞性：

找到任何满足H（x）=H（y）de偶对（x，y）在计算上是不可行de

3简述MD5de算法。

（1）附加填充位；

（2）初始化链接变量；

（3）分组处理；

（4）步函数；

5简述SHA1de算法

（1）附加填充位；

（2）初始化链接变量；

（3）以512位de分组为单位处理信息，其核心是一个包含4个循环de模块，每个循环由20个步骤组成；

（4）每一循环均以当前正在处理512bitYq和160bitde缓存值A,B,C,D和E为输入，然后更新缓存内容；

（5）得到最终散列值；

8与RSA密码体制和ELGamal密码体制相比，简述ECC密码体制de特点。

（1）椭圆曲线密码体制de安全性不同于RSAde大整数因子分解问题及ELGamal素域乘法群离散对数问题。

（2）椭圆曲线资源丰富，同一个有限域上存在着大量不同de椭圆曲线，这为安全性增加了额外保证。

（3）效率方面，在同等安全水平上，椭圆曲线密码体制de密钥长度与RSA，ELGamalde密钥小得多，所以计算量小，处理速度快，存储空间小，传输宽带要求低。

（4）安全性，椭圆曲线密码体制具有更高de安全性

1简述数字签名de特点。

（1）可信性：

签名使文件de接收者相信签名者是慎重de在文件上签名de；

（2）不可重用性：

签名不可重用，既统一消息在不同时刻de签名是不同de；

（3）不可改变性：

在文件签名后，文件不能改变

（4）不可伪造性：

签名能够证明是签名者而不是其他人在文件上签名，任何人都不能伪造签名；

（5）不可否认性：

在签名者否认自己de签名时，签名接收者可以请求第三方进行仲裁

2为什么对称密码体制不能实现消息de不可否认性？

因为通信双方拥有同样de密钥，所以接收方可以否认接收到de消息，发送方也可以否认发送过某消息，既对称密码体制很难解决签别认证和不可否认性de问题