信息安全概论信息认证技术ppt课件.ppt

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1、信息认证技术第三章1第三章信息认证技术3.1Hash函数和消息完整性3.2数字签名技术3.3身份识别技术3.4认证的具体实现2认证的目的认证的目的有两个方面：一是验证信息的发送者是合法的，而不是冒充的，即实体认证，包括信源、信宿的认证和识别；二是验证消息的完整性，验证数据在传输和存储过程中是否被篡改、重放或延迟等。33.1Hash函数和消息完整性本节提示：3.1.1基本概念3.1.2常见的Hash函数3.1.3消息认证码43.1.1基本概念Hash函数也称为杂凑函数或散列函数，其输入为一可变长度x，返回一

2、固定长度串，该串被称为输入x的Hash值（消息摘要），还有形象的说法是数字指纹。因为Hash函数是多对一的函数，所以一定将某些不同的输入变化成相同的输出。这就要求给定一个Hash值，求其逆是比较难的，但给定的输入计算Hash值必须是很容易的，因此也称Hash函数为单向Hash函数。5基本概念（续）Hash函数一般满足以下几个基本需求：（1）输入x可以为任意长度；（2）输出数据长度固定；（3）容易计算，给定任何x，容易计算出x的Hash值H(x)；（4）单向函数：即给出一个Hash值，很难反向计算出原始输入

3、；（5）唯一性：即难以找到两个不同的输入会得到相同的Hash输出值（在计算上是不可行的）。6Hash函数的其他性质Hash值的长度由算法的类型决定，与输入的消息大小无关，一般为128或者160位。常用的单向Hash算法有MDS、SHA-l等。Hash函数的一个主要功能就是为了实现数据完整性的安全需要。Hash函数可以按照其是否有密钥控制分为两类：一类有密钥控制，以表示，为密码Hash函数；另一类无密钥控制，为一般Hash函数。关于Hash函数的安全性设计的理论主要有两点：一个是函数的单向性，二是函数影射的

4、随机性。7攻击Hash函数的典型方法生日攻击的基本观点来自于生日问题：在一个教室里最少有多少学生时，可使得在这个教室里至少有两个学生的生日在同一天的概率不小于50%？这个问题的答案是23。这种攻击不涉及Hash算法的结构，可用于攻击任何Hash算法。目前为止，能抗击生日攻击的Hash值至少要达到128bit。中途相遇攻击这是一种选择明文/密文的攻击，主要是针对迭代和级连的分组密码体制设计的Hash算法。83.1.2常见的Hash函数MD4算法MD5算法SHA算法9MD-4算法MR-4是RonRivest设

5、计的单向散列函数，MD表示消息摘要（MessageDigest），对输入消息，算法产生128-位散列值10MD-4算法设计目标安全性。找到两个具有相同散列值的消息在计算上不可行，不存在比穷举攻击更有效的攻击。直接安全性。MD-4的安全性不基于任何假设，如因子分解的难度。速度。MD-4适用于软件实现，基于32位操作数的一些简单位操作。简单性和紧凑性。MD-4尽可能简单，没有大的数据结构和复杂的程序。有利的Little-Endian结构。MD-4最适合微处理器结构，更大型、速度更快的计算机要作必要的转化。11

6、MD-5算法（一个512bit分组的处理示意图）12MD-5算法的步骤（1）首先填充消息使长度恰好为一个比512bit的倍数仅少64bit的数。填充的方法是附一个1在消息的后面，后接所要求的多个0，然后在其后附上64位的填充前的消息长度。这样可对明文输入按512bit分组，得。其中，每个为512bit，即16个长为32bit的字。（2）128bit的输出可用下述四个32bit字：A，B，C，D表示。其初始存数以十六进制表示为：A=01234567，B=89ABCDEF，C=FEDCBA98，D=76543

7、210。（3）算法的主循环次数为消息中按512bit进行分组的分组数，每次对512bit（16-字）组进行运算，表示输入的第组512bit数据，在各轮中参加运算。为64个元素表，分四组参与不同轮的计算。的整数部分是，是弧度。可用32bit二元数表示，是32bit的随机数源。13MD-5的基本运算14MD-5的基本运算（续）MD-5是四轮运算，每轮输出为128bit，每轮又要进行16步迭代运算，四轮共需64步完成。即缓存中的四个字，按特定次序变化。是基本逻辑函数中之一，算法中每一轮用其中之一。(是异或，是与

8、，是或，是反。)15MD-5的基本运算（续）CLSs是32bit的移位寄存器，存数循环左移位。第一轮={7，12，17，22}第二轮={5，9，14，20}第三轮={4，11，16，23}第四轮={6，10，15，21}为消息的第（512bit）组中的第个字（32bit）。每次将A,B,C,D分别加上a,b,c,d，然后用下一分组数据继续运行算法，最后输出是A,B,C,D的级联。16其他算法SHA(SecurityHashAl