备考软考信息安全工程师的小伙伴们是不是一翻开密码学那章就开始头大DES、AES、IDEA、RSA、SM2/SM3/SM4、Hash函数、数字签名、数字证书……各种算法和概念搅在一起感觉比调火锅蘸料还复杂别慌今天我把密码学的核心考点整理成了5张思维导图而且全部用吃火锅的画风来呈现——从锅底到串串从麻婆豆腐到饺子带你把密码学这锅硬骨头涮得明明白白。温馨提示本文思维导图为AI辅助生成仅供学习交流使用。如果觉得有用想借鉴/拿走麻烦在评论区说一声尊重博主的劳动成果~ 码字画图不易你的一句评论就是最大的支持一、先把锅底调好密码学概况与密码体制吃火锅第一步是什么当然是先选锅底密码学的锅底就是它的基本概念和体制框架锅底没选对后面涮啥都不对味。1.1 密码学的两大门派密码学其实分两大分支就像火锅分鸳鸯锅密码编码学Cryptography研究怎么把明文加密成密文相当于做菜的——研究怎么把生肉涮熟、怎么调味。密码分析学Cryptanalysis研究怎么在不知道密钥的情况下破译密文相当于吃白食的——不掏钱就想知道锅里煮了啥。软考里这两个概念经常考选择题记住英文对应关系就好。1.2 密码体制五要素M、C、K、E、D一个完整的密码体制缺不了这五样东西就像吃火锅缺不了锅、底料、食材、火和筷子要素含义火锅类比M明文空间Plaintext你准备下锅的生食材C密文空间Ciphertext涮熟后捞出来的菜K密钥空间Key你的独家蘸料配方E加密算法Encryption涮煮的过程D解密算法Decryption蘸料入口还原味道的过程考试常考明文M、密文C、密钥K、加密E、解密D这五个符号分别代表什么以及加密和解密的数学关系D(E(m)) m。1.3 公钥密码体制一把锁两把钥匙公钥密码体制非对称密码的核心思想很简单公钥公开私钥保密。就像你家的信箱——地址公钥可以告诉所有人谁都能往里面塞信但信箱钥匙私钥只有你有只有你能打开取信。加密过程c EpkB(m)—— 用接收者B的公钥加密明文m解密过程m DskB(c)—— 用接收者B的私钥解密密文c核心特点只有接收者才能用自己的私钥解密密文保证了机密性。这个点在软考案例分析题里经常出现一定要理解透。二、串串香上桌常见对称密码算法锅底调好该下硬菜了对称密码算法就像串串香——每一串都用同一把签子同一个密钥串起来加密解密用的是同一个密钥。2.1 DES老牌经典虽老但必考DESData Encryption Standard是密码学里的老炮儿虽然现在已经被AES取代但软考里它依然是高频考点DES的加密流程记住这五步初始置换IP把64位明文打乱重排生成16个48位子密钥从56位密钥中每轮生成一个子密钥扩展置换E把32位右半部分扩展成48位16轮Feistel结构迭代每轮做S盒代换 置换P逆初始置换IP⁻¹最后再打乱一次输出密文关键数据密钥长度56位实际输入64位其中8位是奇偶校验位分组长度64位密钥量2⁵⁶ ≈ 10¹⁷考试提示DES的56位密钥长度、16轮迭代、Feistel结构、S盒代换这四个点几乎年年考2.2 弱密钥与半弱密钥DES的坑DES有个有意思的考点——弱密钥和半弱密钥弱密钥K1K2…K1616个子密钥全一样不受任何循环移位影响。用这种密钥加密安全性大打折扣。半弱密钥成对出现两个密钥互为逆密钥。DES至少存在12个半弱密钥。这个知识点考选择题居多记住弱密钥子密钥全相同半弱密钥成对互为逆就行。2.3 IDEA来自欧洲的加密新星IDEAInternational Data Encryption Algorithm国际数据加密算法考点比较集中明文和密文分组都是64比特密钥长度为128比特是分组加密算法IDEA在PGP中得到了广泛应用这个点偶尔会考。2.4 AES当今的加密一哥AESAdvanced Encryption Standard是目前应用最广的对称加密算法软考里也是重点由两位密码学家J.Daemen和V.Rijmen提出算法原名Rijndael分组长度固定128比特密钥长度可变128 / 192 / 256比特不存在弱密钥对比DES的弱点抗攻击能力强适应性强对比记忆DES是56位密钥、64位分组、16轮FeistelAES是128位分组、密钥128/192/256可变、SP网络结构。两者经常放在一起考对比题三、硬菜来了非对称密码与国密算法如果说对称密码是串串香一把签子串所有那非对称密码就是麻婆豆腐——看着简单里面门道深着呢非对称密码用公钥加密、私钥解密两把钥匙不一样所以叫非对称。3.1 RSA非对称密码的门面担当RSA是目前最著名、应用最广的非对称加密算法软考里几乎是必考内容密钥生成三步走选两个大素数p和q保密计算n p × q公开计算欧拉函数φ(n) (p-1)(q-1)保密选整数e满足1 e φ(n)且gcd(φ(n), e) 1即e和φ(n)互素e公开计算d满足d × e ≡ 1 mod φ(n)即d是e在模φ(n)下的乘法逆元d保密加解密过程加密c ≡ m^e mod n用公钥e加密解密m ≡ c^d mod n用私钥d解密RSA的特点高频考点✅ 加解密算法可逆、可交换既能保证机密性也能保证真实性数字签名⚠️ 实现效率较低核心运算是模幂运算所以通常用来加密对称密钥而不是直接加密大文件 安全性基于大合数的因子分解难题 n一般至少取1024位最好取2048位现在安全推荐2048位以上考试提示RSA的密钥生成步骤、加解密公式、安全性基础大整数因子分解、密钥长度建议这四个点是案例分析题的常客3.2 国密SM系列咱们自己的密码标准国密算法是国家密码管理局发布的商用密码标准近几年软考里越来越重视必须掌握算法类型关键参数用途SM1对称加密分组128位密钥128位对称加密算法不公开需硬件实现SM2非对称加密基于ECC椭圆曲线公钥加密、密钥交换、数字签名SM3杂凑Hash算法输出256位摘要消息摘要、完整性校验SM4对称加密分组128位密钥128位对称加密算法公开SM9标识密码算法基于标识的密码身份认证、加密、签名记忆口诀SM1/SM4是对称1和4一前一后守对称SM2是非对称2成双成对公钥私钥一对SM3是Hash3散三记住就行SM9是标识密码9久身份标识考试提示SM2用于数字签名和密钥交换、SM3输出256位、SM4分组和密钥都是128位这三个点考得最多四、饺子出锅Hash函数与数字签名吃火锅怎么能少了饺子Hash函数就像包饺子——不管你放多少馅任意长输入包出来的饺子大小都一样定长输出。而数字签名就是在饺子上盖个独家印章证明这饺子是你包的。4.1 Hash函数的五大性质Hash函数哈希函数/杂凑函数/报文摘要基本形式是h H(M)把任意长的报文M映射为定长的hash码。它必须满足这几个性质基本形式任意长输入 → 定长输出具有错误检测能力单向性由Hash码不能反推出原始报文就像饺子咬开了也没法还原成原来的馅抗弱碰撞性不能找到与给定报文具有相同Hash值的另一个报文抗强碰撞性抵抗生日攻击Hash函数值应该足够长概念区分抗弱碰撞是给定一个A找不到另一个B和A碰撞抗强碰撞是找不到任意两个不同的A和B发生碰撞。强碰撞比弱碰撞更难满足这个区别经常考4.2 常见Hash算法三件套算法设计者输入分组输出摘要安全性MD5Rivest512位128位已被攻破不安全SHA-1NIST512位160位比MD5安全但也已被碰撞攻击SM3国家密码管理局2010年512位256位国产标准安全性高记忆要点MD5输出128位SHA-1输出160位SM3输出256位三者输入分组都是512位SM3是2010年公布的商用密码杂凑算法标准考试提示MD5的128位、SHA的160位、SM3的256位这三个输出长度是选择题高频考点另外要知道MD5和SHA-1都已经不再安全实际应用推荐SHA-256或SM3。4.3 数字签名的三个必要条件数字签名是密码学里的重要应用它要满足三个条件缺一不可条件含义生活类比不可否认性签名者事后不能否认自己的签名你签了合同就不能说不是你签的真实性接收者能验证签名任何其他人都不能伪造签名只有你能写出你的独特笔迹可仲裁性双方发生争执时第三方能解决纠纷合同有争议时找法院仲裁考试提示数字签名的三个条件不可否认、真实性、可仲裁性经常考多选题或简答题一定要背下来另外要理解数字签名用的是发送者的私钥签名公钥验证和加密接收者公钥加密、私钥解密正好相反。五、蘸料管理密码管理与数字证书火锅吃到最后考验的是蘸料管理——什么时候加什么料、剩了怎么存、坏了怎么扔。密码学也一样密钥和证书的全生命周期管理是信息安全的重要环节。5.1 密钥管理生命周期从生到死的九个环节密钥不是生成了就完事了它有完整的生命周期一共九个环节密钥生成—— 生下一把密钥密钥存储—— 安全地存起来密钥分发—— 安全地送到使用者手里密钥使用—— 正常使用加密解密密钥撤销—— 提前作废比如密钥泄露了密钥备份—— 以防万一存个副本密钥恢复—— 丢了能找回来密钥销毁—— 彻底删除不能恢复密钥审计—— 记录谁在什么时候用了密钥考试提示密钥管理的九个环节考选择题居多重点关注密钥分发的安全方式如Diffie-Hellman密钥交换、密钥撤销的场景密钥泄露/人员离职、密钥销毁要彻底不能只删文件要多次覆写。5.2 数字证书公钥的身份证数字证书也称公钥证书是什么它是由证书认证机构CA签名的包含公开密钥拥有者信息、有效期以及扩展信息的一种数据结构。简单说数字证书就是公钥的身份证——CA是公安局证书就是身份证上面写着这把公钥属于某某某有效期到某年某月。数字证书的基本信息格式一个标准的X.509数字证书包含这些字段字段含义version版本号X.509 v3最常用serialNumber序列号CA给每个证书的唯一编号signature签名算法如SM2withSM3、SHA256withRSAissuer颁发者谁签的这个证书即CA信息validity有效期notBefore ~ notAftersubject主体证书属于谁SubjectPublicKeyInfo主体公钥信息公钥值算法issuerUniqueID颁发者唯一标识符可选SubjectUniqueID主体唯一标识符可选extensions扩展项v3版本新增如密钥用法、CRL分发点等考试提示数字证书的核心字段version、serialNumber、issuer、validity、subject、SubjectPublicKeyInfo是高频考点。记住证书里包含的是公钥不是私钥私钥永远由用户自己保管。5.3 数字证书的分类数字证书可以从不同角度分类按主体分个人证书给个人用户用的比如个人邮件加密、个人身份认证机构证书给企业/组织用的比如网站的SSL证书设备证书给硬件设备用的比如路由器、服务器的证书按用途分签名证书用于证明签名公钥做数字签名用加密证书用于证明加密公钥做数据加密用为什么签名和加密要分开因为签名密钥泄露后要能追溯不可否认而加密密钥泄露后需要能恢复数据密钥托管。两者安全需求不同所以分开管理。这个点偶尔会考简答题。六、吃饱了总结一下密码学备考要点五张思维导图、五大模块到这里密码学的核心考点就全部涮完了最后给大家划一下软考的重点 高频考点TOP榜DES vs AES对比密钥长度、分组长度、结构、轮数——年年考RSA密钥生成与加解密公式、安全性基础、密钥长度——案例分析常客Hash算法输出长度MD5128位、SHA-1160位、SM3256位——送分题数字签名三条件不可否认、真实性、可仲裁性——多选题必背国密SM系列SM2非对称、SM3哈希、SM4对称——近年重点数字证书字段issuer、subject、validity、公钥信息——选择题高频公钥密码体制原理公钥加密私钥解密 vs 私钥签名公钥验证——理解透 备考建议理解大于死记密码学的概念很多但核心逻辑就那几条对称/非对称、加密/签名、公钥/私钥理解了原理公式自然就记住了。多做真题软考密码学的考点重复率很高把近5年真题的密码学部分刷一遍你会发现考来考去就是那些点。动手算一算RSA的小例子比如p3, q11自己手算一遍密钥生成和加解密比背十遍公式都管用。以上就是软考信息安全工程师密码学部分的全部核心考点整理5张思维导图详细讲解希望能帮大家把这锅密码学火锅吃得明明白白。如果这篇文章对你有帮助欢迎点赞、收藏⭐、评论三连支持博主后续会更新相关内容以及更专业性的文章 再次提醒本文思维导图为AI辅助生成内容经过人工核对仅供学习交流。如果需要借鉴/转载/拿走图片麻烦在评论区说一声尊重博主的劳动成果谢谢大家祝大家软考一次过我们岸上见