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考點精讀

CISP 密碼學必考:加密、簽名用哪一把密鑰

對稱與非對稱加密、數字簽名、哈希及 PKI 的分別,用流程圖拆解 CISP 最常考的密碼學概念。

「信息安全支撐技術」知識域中,密碼學是出題最集中的部分。題目很少要求計算,而是考概念:加密用哪一把密鑰、哈希能否還原、數字簽名保證甚麼。以下用圖解把最常考的概念逐一拆開。

對稱與非對稱加密

對稱加密

加密和解密用同一把密鑰

明文→ 密鑰 →密文→ 密鑰 →明文
  • 優點:速度快,適合大量數據
  • 難點:如何安全地交換密鑰
  • 例子:DES、3DES、AES、SM4

非對稱加密

一對密鑰:公鑰公開,私鑰自己保管

明文→ 公鑰 →密文→ 私鑰 →明文
  • 優點:不必事先共享秘密
  • 難點:運算慢,不適合大量數據
  • 例子:RSA、ECC、SM2

實際系統常兩者並用:先用非對稱加密安全地交換一把臨時的對稱密鑰,再用對稱加密傳送大量數據。題目若問「既要速度又要解決密鑰分發」,答案通常是這種混合方式。

加密和簽名用哪一把密鑰?

這是 CISP 最常考、也最容易混淆的題目。記住一個原則:保密用對方的公鑰,簽名用自己的私鑰。

保密:只讓乙看得到

甲

用乙的公鑰加密

→
密文

傳送途中無法讀取

→
乙

用乙的私鑰解密

簽名:證明是甲發出

甲

用甲的私鑰簽名

→
簽名

附在文件上

→
乙

用甲的公鑰驗證

數字簽名保證三件事:文件由甲發出(鑑別)、內容沒有被改動(完整性),以及甲事後不能否認曾經發出(不可否認性)。注意簽名本身不提供保密性,若文件也要保密,就要再用乙的公鑰加密。

哈希函數:只能單向

單向

由哈希值不能還原原文

定長

任何長度的輸入都得出固定長度輸出

抗碰撞

難以找到兩份內容得出同一哈希值

常見算法包括 MD5、SHA-1、SHA-256 及國產的 SM3。MD5 和 SHA-1 已被證實可產生碰撞,不應再用於數字簽名。哈希不是加密,因為沒有密鑰、也不能解密;題目把「用哈希加密密碼」作為選項時要小心。

PKI 與數字證書

非對稱加密有一個問題:怎樣確定手上的公鑰真的屬於乙?公鑰基礎設施(PKI)由認證機構(CA)為公鑰簽發數字證書,把身份和公鑰綁定。瀏覽器信任 CA 的根證書,因此也信任由該 CA 簽發的網站證書。證書被盜用或失效時,CA 會透過證書撤銷列表(CRL)或線上查詢(OCSP)公布。

國產密碼算法對照

SM2 對應非對稱加密及簽名(類似 ECC),SM3 對應哈希(類似 SHA-256),SM4 對應對稱加密(類似 AES)。CISP 題目會直接以 SM 編號出題,三個都要認得。

溫習方法

密碼學題目變化不大,做二三十題後就會發現同一概念換不同情境反覆出現。每遇到一題,先問自己「這題要保密、要證明身份,還是要保證沒被改動」,再決定用哪種技術及哪一把密鑰,正確率會明顯提高。

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