003 国密算法【技术】

国密算法：国家密码局认定的国产密码算法，即商用密码。

非对称密码（公钥算法）：SM2，SM9

对称密码（分组密码，序列密码）：SM1，SM4，SM7，ZUC

杂凑算法（散列，哈希算法）：SM3

概述 ： 对称加密算法（分组密码） ，分组长度128位，密钥长度128位， 算法不公开 ，通过加密芯片的接口进行调用。

场景 ：采用该算法已经研制了系列芯片、智能IC卡、智能密码钥匙、加密卡、加密机等安全产品，广泛应用于电子政务、电子商务及国民经济的各个应用领域（包括国家政务通、警务通等重要领域）。

概述 ： 非对称加密算法（公钥算法） ，加密强度为256位，是一种椭圆曲线算法。

公钥密码学与其他密码学完全不同, 使用这种方法的加密系统，不仅公开加密算法本身，也公开了加密用的密钥。公钥密码系统与只使用一个密钥的对称传统密码不同，算法是基于数学函数而不是基于替换和置换。公钥密码学是非对称的，它使用两个独立的密钥，即密钥分为公钥和私钥，因此称双密钥体制。双钥体制的公钥可以公开，因此称为公钥算法。

使用私钥加密后的密文只能用对应公钥进行解密，反之使用公钥加密的密文也只能用对应的私钥进行解密。通过对私钥进行椭圆曲线运算可以生成公钥，而由于椭圆曲线的特点，知道公钥却很难反推出私钥，这就决定了SM2算法的安全性。SM2算法最常见的应用是进行身份认证，也就是我们熟知的数字签名与验签，通过私钥的私密性来实现身份的唯一性和合法性。

场景： 适用于商用应用中的 数字签名和验证 ，可满足多种密码应用中的 身份认证 和 数据完整性，真实性 的安全需求。

场景： 适用于商用密码应用中的 密钥交换 ，可满足通信双方经过两次或可选三次信息传递过程，计算获取一个由双方共同决定的共享秘密密钥（会话密钥）。

场景： 适用于国家商用密码应用中的 消息加解密 ，消息发送者可以利用接收者的公钥对消息进行加密，接收者用对应的私钥进行解，获取消息。

涉及国密标准： GB/T 329181-2016、GB/T 329182-2016、GB/T 329183-2016、GB/T 329184-2016、GB/T 329185-2017、GB/T 35275-2017、GB/T 35276-2017。

概述：哈希算法（散列算法，杂凑算法） ，任意长度的数据经过SM3算法后会生成长度固定为256bit的摘要。SM3算法的逆运算在数学上是不可实现的，即通过256bit的摘要无法反推出原数据的内容，因此在信息安全领域内常用SM3算法对信息的完整性进行度量。

场景： 适用于商用密码应用中的 数字签名和验证 ， 消息认证码的生成与验证 以及 随机数的生成 ，可满足多种密码应用的安全需求。

涉及国密标准： GB/T 32905-2016

概述：对称加密算法（分组密码） ，分组长度128位，密钥长度128位，使用某一密钥加密后的密文只能用该密钥解密出明文，故而称为对称加密。SM4算法采用32轮非线性迭代实现，加解密速度较快，常应用于大量数据的加密，保存在存储介质上的用户数据往往就使用SM4算法进行加密保护。

场景：大量数据的加密，解密，MAC的计算 。

分组密码就是将明文数据按固定长度进行分组，然后在同一密钥控制下逐组进行加密，从而将各个明文分组变换成一个等长的密文分组的密码。其中二进制明文分组的长度称为该分组密码的分组规模。

分组密码的实现原则如下：必须实现起来比较简单，知道密钥时加密和脱密都十分容易，适合硬件和(或)软件实现。加脱密速度和所消耗的资源和成本较低,能满足具体应用范围的需要。

分组密码的设计基本遵循混淆原则和扩散原则

①混淆原则就是将密文、明文、密钥三者之间的统计关系和代数关系变得尽可能复杂，使得敌手即使获得了密文和明文，也无法求出密钥的任何信息;即使获得了密文和明文的统计规律，也无法求出明文的任何信息。

②扩散原则就是应将明文的统计规律和结构规律散射到相当长的一段统计中去。也就是说让明文中的每一位影响密文中的尽可能多的位，或者说让密文中的每一位都受到明文中的尽可能多位的影响。

涉及国密标准： GB/T 32907-2016

概述 ： 对称加密算法（分组密码） ，分组长度128位，密钥长度128位， 算法不公开 ，通过加密芯片的接口进行调用。

场景 ：适用于非接触式IC卡，应用包括身份识别类应用(门禁卡、工作z、参赛证)，票务类应用(大型赛事门票、展会门票)，支付与通卡类应用（积分消费卡、校园一卡通、企业一卡通等）。

概述：非对称加密算法（标识密码） ，标识密码将用户的标识（如邮件地址、手机号码、QQ号码等）作为公钥，省略了交换数字证书和公钥过程，使得安全系统变得易于部署和管理，非常适合端对端离线安全通讯、云端数据加密、基于属性加密、基于策略加密的各种场合。

SM9算法不需要申请数字证书，适用于互联网应用的各种新兴应用的安全保障。如基于云技术的密码服务、电子邮件安全、智能终端保护、物联网安全、云存储安全等等。这些安全应用可采用手机号码或邮件地址作为公钥，实现数据加密、身份认证、通话加密、通道加密等安全应用，并具有使用方便，易于部署的特点，从而开启了普及密码算法的大门。

概述 ： 对称加密算法（序列密码） ，是中国自主研究的流密码算法,是运用于移动通信4G网络中的国际标准密码算法，该算法包括祖冲之算法(ZUC)、加密算法(128-EEA3)和完整性算法(128-EIA3)三个部分。目前已有对ZUC算法的优化实现，有专门针对128-EEA3和128-EIA3的硬件实现与优化。

哪种无线通信协议最适合智能家居ZigBee当仁不让。近年来，为了争夺潜力无限的智能家居市场，
围绕各类无线协议标准的争论不断，但不可否认，ZigBee赚足了眼球，颇受关注和信赖。在智能家居领域，相较于蓝牙、WiFi、Z-Wave、射频等技
术协议，ZigBee一直光彩夺目，鲜有负面消息，可谓有口皆碑，深得人心，并被很多人默认为目前最适宜智能家居的协议标准。
而之所以如此，一方面与ZigBee协议本身分不开，另一方面则要感谢一些企业的大力热捧和宣扬。
——技术层面，ZigBee不是为智能家居而生，却为智能家居而长。智能家居设备需要拥有足够的安全性、稳定性、 *** 作流畅性、较强的设备承载能
力和较低的功耗，而ZigBee都能满足，且满足得很到位，因而即便ZigBee最初主要应用于工业领域，如今也丝毫不影响它在智能家居领域的魅力。
——推广层面，不少知名企业纷纷采纳，一些实力公司大力宣扬。如果说村里某些人使用ZigBee协议了，你可能嗤之以鼻，呵呵不语，更谈不上信
赖，但如果说三星、LG、德州仪器、罗技、飞利浦、小米等知名企业都采用了呢对ZigBee会不会产生好感不仅如此，一些企业的大力宣传也很关键，如
ZigBee联盟董事会成员、国内较早采用ZigBee的物联网领军企业物联传感在宣传推广方面会着重强调ZigBee的高级加密算法，使其安全性在消费
者心中根深蒂固，为ZigBee树立良好的口碑，从而推动ZigBee在中国区的发展。
所以，无论从哪个角度来看，ZigBee协议都有足够的理由受到智能家居厂商的欢迎。然而，就在ZigBee联盟宣布三星旗下品牌
SmartThings成为继物联传感后又一位董事会成员之后不足一周，黑帽子大会给泼了一盆冷水，拔凉拔凉的冷水：采用 ZigBee
协议的智能家居设备存在严重漏洞。
话说安全研究人员(Cognosec公司)发现，采用ZigBee协议的设备存在严重漏洞，有多严重呢黑客有可能入侵智能家居，随意 *** 控联网
门锁、报警系统，甚至能够开关灯泡。按以往的新闻来看，这种事应该发生在WiFi、蓝牙或Z-Wave身上，ZigBee怎么就中招了呢这其中有
Cognosec公司和“小编”(原文作者)的功劳。
——黑帽子大会(Black Hat
Conference)被公认为世界信息安全行业的最高盛会和最具技术性的信息安全会议，每年都会有不少专业团队和民间高手参加。他们可以尽情地黑一切科
技产品，无需手下留情，当然目的还是为了技术交流和提高企业产品的安全性。而Cognosec公司在这次大会上发表了论文，指出 ZigBee
协议实施方法中的一个缺陷。该公司称，该缺陷涉及多种类型的设备，黑客有可能以此危害 ZigBee 网络，并“接管该网络内所有互联设备的控制权”。
——若是Cognosec公司倒也不会如此，军功章还有那篇文章作者的一大半，尤其是题目取的非常妙——《黑帽大会爆料，采用 ZigBee
协议的智能家居设备存在严重漏洞》(具体内容请自行百度脑补)，读者看不看内容没有关系，只要看一眼标题就明白了：ZigBee智能家居设备存在严重漏
洞。
ZigBee协议智能家居设备存在严重漏洞，看样子ZigBee协议是难逃一劫了，但这种想法是“懒人”的想法，充分证明“标题党”的胜利。向来较为可靠的ZigBee怎么存在严重问题呢只看标题不行，关键还要仔细看内容。
显而易见，标题就是会让我们快速联想到ZigBee协议有问题的，但实际完全没有ZigBee协议太多啥事儿。这点原文作者和Cognosec公司实际上都在最后给出了说明。
“该漏洞的根源更多被指向制造商生产方便易用、能与其它联网设备无缝协作的设备、同时又要压低成本的压力，而不是 ZigBee 协议标准本身的设计问题。”——这是作者的分析。
“我们在 ZigBee
中发现的短板和局限是由制造商造成的，各家公司都想制造最新最棒的产品，眼下也就意味着能够联网。灯泡开关这样的简单元件必须和其它各种设备兼容，毫不意
外的是，很少会考虑安全要求——更多的心思都放在如何降低成本上。不幸的是，在无线通信标准中最后一层安全隐患的严重程度非常高。”——这是
Cognosec公司研究人员的汉化版原话。
其实，不难发现，向来可靠的智能家居协议ZigBee，并没有给黑帽子黑掉，而是被一些急功近利的制造商“坑掉了”。那么现在问题又来了，除却人为不作为因素(故意忽略标准安全性)，ZigBee协议被攻破的几率有多大呢
“在zigbee的通用安全级别中，一般有两个key
。一个是信任中心的key。另一个是实际进行网络传输数据时的网络key。最终想破解zigbee 网络，必须要获取后者16个字节强密码网络key
。由于zigbee 采取的是AES 128加密算法。在不知道这个网络key的情况下，想暴力破解目前没有可能。也没有破解先例。
暴力破解的速度是极其低下的。一般只有300key / s，就算采取所谓的GPU加速，速度也不过是10000 key / s，对于一个8位数字 字母 字符的复杂密码破解时间都需要2900年!即使采用100台分布式，也需要29年!
何况zigbee 的key 是16个字节强密码。”
上面是一名来自对ZigBee协议安全性拥有足够信心的物联传感的物联网安全专家给出的答案。不要问为什么是这样排的，原采访邮件中的内容就是
这样的，不过足可以说明只要前期工夫做的好，黑客想破解ZigBee智能家居设备，难!至于“采用 ZigBee
协议的智能家居设备存在严重漏洞”，有一个前提条件：制造厂商不负责或技术不到位。
最后一个问题。近日，国民新晋老公宁泽涛在第16届游泳世锦赛夺冠了，项目是男子100米自由泳，创造了亚洲人神迹，突破了黄种人极限，影响力
被认为堪比刘翔首夺110米跨栏。显然，小鲜肉宁泽涛具备了100米自由泳夺冠能力，但是倘若给他安排80米的赛道，没有夺冠，难道能说明他100米不
行
假如ZigBee有100的安全设置手法，一些厂商只用80或只能做到90，结果设备被破解了，就是ZigBee协议安全性就有问题这答案或许与最后一个问题的答案类似吧。

国际知名SSL证书品牌使用的加密算法一般都是RSA或ECC。
一、RSA（Rivest Shamir Adleman）算法的特点：
1、历史悠久。RSA是国际标准算法，在七十年代首次被描述，它被很好地理解并用于安全数据传输。它作为一种加密方案持续了几十年，其中公钥用于加密信息，而私钥用于解密信息。
2、RSA 基于分解大整数的难度。分解大整数以识别素数是处理器密集型的，因此迄今为止作为一种防御非常有效。但它带来了开销，例如缓慢的密钥生成，计算机资源的最大消耗。
3、可扩展性不是最佳的。当我们知道联网设备（物联网）的激增将对预计到 2030 年过时的系统提出要求时，这是一个重大缺陷。RSA 容易受到量子计算机和蛮力攻击的攻击，因此需要一种新算法，它可以为指定的安全级别提供更好的性能。
4、非常快速，非常简单的加密。RSA 加密基于简单的原理，并且在正确的环境下可以比 ECC运行得更快。RSA 可能不可扩展，但在某些情况下，例如对于内部组织，它可能更快。在RSA中，可靠性和安全性取决于整数分解的难度级别。
二、ECC（Elliptic Curve Cryptography）算法的特点：
1、依赖于检测随机椭圆曲线的单独对数。ECC算法适用于黑客难以破解的椭圆曲线离散对数问题 (ECDLP)。对于在图形中产生椭圆曲线的方程所提出的数学问题没有已知的解决方案，因此唯一的解决方案是尝试随机数。但是，每个比特大小都提供了比 RSA 更多的选项，这使得蛮力方法不太可能成功。
2、ECC加密中的较短密钥与RSA中的长密钥一样强。这会大大减少网络开销，从而实现更快的性能和更好的客户或用户体验。这也意味着从长远来看，还有更多的增长空间，因为在 RSA 中，每增加一个位，就比每增加一个位提供更多的选择。这也意味着随着时间的推移，比特大小的增长会放缓，这使得它在物联网方面可能更具可扩展性。
3、较小的证书大小。同样，交换验证所需的信息量明显少于 RAS，从而降低了网络开销并提高了性能，从而改善了用户或客户体验。它还通过提供一个环境来提高可伸缩性，在该环境中，由于开销较低，服务器可以处理增加的流量，而无需更改基础架构。
4、CPU消耗和内存使用率低。对于客户端和服务器来说，这是一种改进的体验，简化了连接并简化了流程。ECC 消耗更少的计算能力和电池资源。RSA 证书每秒可容纳 450 个请求，平均响应时间为 150 毫秒，而 ECC 仅需要 75 毫秒即可响应每秒相同数量的请求。ECC 在服务器与桌面通信时具有极好的响应时间。
5、支持RSA受信任的根证书。对于某些组织而言，网站必须在较旧的设备上成功运行，在这种情况下，每个组织都必须考虑一种混合证书技术，该技术允许 ECC 算法甚至支持 RSA 受信任的根证书。
总结一下，RSA算法应用较早，适用范围广，兼容性更好，但是对服务端性能消耗高。ECC算法是新一代算法趋势主流，加密速度快，效率更高，对服务器资源消耗低，而且最重要的是更安全，抗攻击型更强。两种算法各有各的优点，但是长远来看，RSA可能会被ECC取代。

物联网感知层是物联网与传统互联网的重要区别之一，感知层的存在使得 物联网的安全 问题具有一定的独特性。 总体来说，物联网感知层主要有以下几个特点:

物联网感知对象种类多样，监测数据需求较大，感知节点常被部署在空中、水下、地下等人员接触较少的环境中，应用场景复杂多变。 因此，一般需要部署大量的感知层节点才能满足全方位、立体化的感知需求；

感知层在同一感知节点上大多部署不同类型的感知终端，如稻田监测系统，一般需要部署用以感知空气温度、湿度、二氧化碳含量以及稻田水质等信息的感知终端。 这些终端的功能、接口以及控制方式不尽相同，导致感知层终端种类多样、结构各异；

从硬件上看，由于部署环境恶劣，感知层节点常面临自然或人为的损坏；从软件上看，受限于性能和成本，感知节点不具备较强的计算、存储能力，因此无法配置对计算能力要求较高的安全机制，最终造节点安全性能不高问题的出现。

从攻击方式上看，感知层的安全威胁可以分为物理攻击、身份攻击和资源攻击。

感知节点应用场景复杂多样，易于受到自然损害或人为破坏，导致节点无法正常工作。

因缺乏监管，终端设备被盗窃、破解，导致用户敏感信息泄露，影响系统安全。

攻击者非法获取用户身份信息，并冒充该用户进入系统，越权访问合法资源或享受服务。

攻击者替换原有的感知层节点设备，系统无法识别替换后的节点身份，导致信息感知异常。

攻击者恶意占用信道，导致信道被堵塞，不能正常传送数据。

攻击者通过不停向节点发送无效请求，占用节点的计算、存储资源，影响节点正常工作。

攻击者截获各种信息后重新发送给系统，诱导感知节点做出错误的决策。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internet of things（IoT）”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新20是物联网发展的灵魂。
ZigBee技术（>　1)安全隐私
如射频识别技术被用于物联网系统时，RFID标签被嵌入任何物品中，比如人们的日常生活用品中，而用品的拥有者不一定能觉察，从而导致用品的拥有者不受控制地被扫描、定位和追踪，这不仅涉及到技术问题，而且还将涉及到法律问题。
2)智能感知节点的自身安全问题
即物联网机器/感知节点的本地安全问题。由于物联网的应用可以取代人来完成一些复杂、危险和机械的工作，所以物联网机器/感知节点多数部署在无人监控的场景中。那么攻击者就可以轻易地接触到这些设备，从而对它们造成破坏，甚至通过本地 *** 作更换机器的软硬件。
3)假冒攻击
由于智能传感终端、RFID电子标签相对于传统TCP/IP网络而言是“裸露”在攻击者的眼皮底下的，再加上传输平台是在一定范围内“暴露”在空中的，“窜扰”在传感网络领域显得非常频繁、并且容易。所以，传感器网络中的假冒攻击是一种主动攻击形式,它极大地威胁着传感器节点间的协同工作。
4)数据驱动攻击
数据驱动攻击是通过向某个程序或应用发送数据，以产生非预期结果的攻击，通常为攻击者提供访问目标系统的权限。数据驱动攻击分为缓冲区溢出攻击、格式化字符串攻击、输入验证攻击、同步漏洞攻击、信任漏洞攻击等。通常向传感网络中的汇聚节点实施缓冲区溢出攻击是非常容易的。
5)恶意代码攻击
恶意程序在无线网络环境和传感网络环境中有无穷多的入口。一旦入侵成功，之后通过网络传播就变得非常容易。它的传播性、隐蔽性、破坏性等相比TCP/IP网络而言更加难以防范，如类似于蠕虫这样的恶意代码，本身又不需要寄生文件，在这样的环境中检测和清除这样的恶意代码将很困难。
6)拒绝服务
这种攻击方式多数会发生在感知层安全与核心网络的衔接之处。由于物联网中节点数量庞大，且以集群方式存在，因此在数据传播时，大量节点的数据传输需求会导致网络拥塞，产生拒绝服务攻击。
7)物联网的业务安全
由于物联网节点无人值守，并且有可能是动态的，所以如何对物联网设备进行远程签约信息和业务信息配置就成了难题。另外，现有通信网络的安全架构都是从人与人之间的通信需求出发的，不一定适合以机器与机器之间的通信为需求的物联网络。使用现有的网络安全机制会割裂物联网机器间的逻辑关系。
8)传输层和应用层的安全隐患
在物联网络的传输层和应用层将面临现有TCP/IP网络的所有安全问题，同时还因为物联网在感知层所采集的数据格式多样，来自各种各样感知节点的数据是海量的、并且是多源异构数据，带来的网络安全问题将更加复杂

---