2025年本科信息安全（密碼學(xué)應(yīng)用）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.以下哪種密碼體制屬于對稱密碼體制？A.RSAB.AESC.Diffie-HellmanD.ElGamal答案：B2.密碼學(xué)中的Hash函數(shù)主要用于？A.加密B.解密C.數(shù)字簽名D.消息認(rèn)證答案：D3.以下關(guān)于分組密碼的說法，錯(cuò)誤的是？A.每次處理固定長度的一組數(shù)據(jù)B.安全性基于密鑰的保密性C.常見的如DES、AES等D.處理速度較慢答案：D4.數(shù)字簽名技術(shù)主要用于確保消息的？A.保密性B.完整性C.可用性D.時(shí)效性答案：B5.在RSA算法中，已知p=3，q=7，e=5，則d的值為？A.11B.13C.17D.19答案：B6.以下哪種攻擊方式是針對密碼體制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行的？A.暴力破解B.中間人攻擊C.代數(shù)攻擊D.重放攻擊答案：C7.密碼學(xué)中的密鑰管理不包括以下哪個(gè)環(huán)節(jié)？A.密鑰生成B.密鑰分發(fā)C.密鑰存儲(chǔ)D.消息加密答案：D8.以下哪種密碼體制適合于對長消息進(jìn)行加密？A.流密碼B.分組密碼C.序列密碼D.置換密碼答案：B9.在AES算法中，密鑰擴(kuò)展的目的是？A.增加密鑰長度B.提高加密速度C.生成輪密鑰D.增強(qiáng)安全性答案：C10.以下關(guān)于公鑰密碼體制的說法，正確的是？A.加密密鑰和解密密鑰相同B.加密密鑰公開，解密密鑰保密C.加密速度比對稱密碼體制快D.主要用于對短消息的加密答案：B11.密碼學(xué)中的混淆原則是為了？A.使密文與明文之間的關(guān)系復(fù)雜化B.提高加密算法的效率C.便于密鑰管理D.增強(qiáng)密碼體制的抗攻擊性答案：A12.以下哪種算法不屬于非對稱加密算法？A.ECCB.SM2C.IDEAD.RSA答案：C13.在數(shù)字簽名中，發(fā)送方使用自己的什么密鑰對消息進(jìn)行簽名？A.公鑰B.私鑰C.加密密鑰D.解密密鑰答案：B14.密碼學(xué)中的擴(kuò)散原則是為了？A.將明文的統(tǒng)計(jì)特性散布到密文中B.提高加密算法的安全性C.便于密鑰的生成D.增強(qiáng)密碼體制的抗攻擊性答案：A15.以下關(guān)于密碼學(xué)的說法，錯(cuò)誤的是？A.是研究信息安全的核心技術(shù)之一B.主要目的是保護(hù)信息的保密性、完整性和可用性C.隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷演進(jìn)D.只應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域答案：D16.在DES算法中，經(jīng)過多少輪迭代完成加密過程？A.14B.16C.18D.20答案：B17.以下哪種技術(shù)可以用于檢測密碼是否被暴力破解？A.入侵檢測系統(tǒng)B.訪問控制列表C.密碼強(qiáng)度檢測D.VPN答案：C18.密碼學(xué)中的一次性密碼本是一種？A.對稱加密體制B.非對稱加密體制C.無條件安全的密碼體制D.基于Hash函數(shù)的密碼體制答案：C19.以下關(guān)于量子密碼學(xué)的說法，正確的是？A.基于量子力學(xué)原理，具有無條件安全性B.已經(jīng)廣泛應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域C.與傳統(tǒng)密碼學(xué)原理相同D.主要用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)答案：A20.在信息安全中，密碼學(xué)的作用不包括？A.防止信息泄露B.保障網(wǎng)絡(luò)暢通C.實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證D.確保數(shù)據(jù)完整性答案：B第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請將答案填寫在題中的橫線上。1.密碼學(xué)的基本目標(biāo)是保護(hù)信息的保密性、完整性和________。答案：可用性2.在對稱密碼體制中，加密和解密使用的是________密鑰。答案：相同3.RSA算法的安全性基于________問題的困難性。答案：大整數(shù)分解4.流密碼的工作模式是對________進(jìn)行逐位加密。答案：明文流5.密碼學(xué)中的MAC是指________。答案：消息認(rèn)證碼（二）簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡要回答問題。1.簡述對稱密碼體制和非對稱密碼體制的特點(diǎn)。答案：對稱密碼體制加密和解密使用相同密鑰，加密速度快，適合對大量數(shù)據(jù)加密，但密鑰管理困難。非對稱密碼體制加密和解密密鑰不同，加密密鑰公開，解密密鑰保密，便于密鑰管理，但加密速度慢，常用于數(shù)字簽名、密鑰交換等。2.說明Hash函數(shù)的性質(zhì)。答案：具有單向性，給定一個(gè)Hash值，很難找到對應(yīng)的原始消息；具有抗碰撞性，很難找到兩個(gè)不同的消息產(chǎn)生相同的Hash值；定長輸出，無論輸入消息長度如何，輸出的Hash值長度固定。3.簡述數(shù)字簽名的原理。答案：發(fā)送方用自己的私鑰對消息進(jìn)行簽名，接收方用發(fā)送方的公鑰對簽名進(jìn)行驗(yàn)證。若驗(yàn)證通過，則說明消息確實(shí)是由發(fā)送方發(fā)送且未被篡改，保證了消息的完整性和來源的真實(shí)性。4.什么是密鑰管理？密鑰管理包括哪些環(huán)節(jié)？答案：密鑰管理是對密鑰進(jìn)行產(chǎn)生、存儲(chǔ)、分發(fā)、使用、更新、撤銷和銷毀等一系列操作的過程。包括密鑰生成、密鑰分發(fā)、密鑰存儲(chǔ)、密鑰使用、密鑰更新、密鑰撤銷和密鑰銷毀等環(huán)節(jié)。（三）計(jì)算題（共15分）答題要求：本大題共3小題，第1、2小題每題5分，第3小題5分。請寫出詳細(xì)的計(jì)算過程。1.已知AES算法中，初始密鑰為128位，經(jīng)過密鑰擴(kuò)展后生成多少位的輪密鑰？答案：AES算法中，初始密鑰為128位，經(jīng)過密鑰擴(kuò)展后生成128位的輪密鑰。具體過程：AES算法的輪數(shù)與密鑰長度有關(guān)，128位密鑰對應(yīng)10輪，每輪使用不同的輪密鑰。密鑰擴(kuò)展通過一系列復(fù)雜的變換將初始密鑰擴(kuò)展為多輪所需的輪密鑰，擴(kuò)展后的輪密鑰長度始終保持與初始密鑰長度相同，即128位。2.在RSA算法中，已知p=5，q=11，e=3，求d的值。答案：首先計(jì)算n=p×q=5×11=55。然后計(jì)算φ(n)=(p-1)(q-1)=(5-1)×(11-1)=40。接下來求解d，使得e×d≡1(modφ(n))，即3×d≡1(mod40)。通過擴(kuò)展歐幾里得算法求解，得到d=27。因?yàn)?×27=81，81mod40=1。3.對于一個(gè)簡單的分組密碼，分組長度為8位，密鑰長度為4位，已知明文分組為10101100，密鑰為1010，采用置換密碼進(jìn)行加密，置換規(guī)則為：將第1位與第3位交換，第2位與第4位交換，第5位與第7位交換，第6位與第8位交換，求加密后的密文。答案：明文分組10101100，密鑰1010。按照置換規(guī)則：第1位與第3位交換后變?yōu)?1101100；第2位與第4位交換后變?yōu)?1111100；第5位與第7位交換后變?yōu)?1110110；第6位與第8位交換后變?yōu)?1110011。所以加密后的密文為11110011。（四）材料分析題（共10分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：在某信息系統(tǒng)中，采用了RSA算法進(jìn)行數(shù)字簽名和加密通信。用戶A的私鑰為dA，公鑰為eA；用戶B的私鑰為dB，公鑰為eB。用戶A向用戶B發(fā)送消息M。首先A用自己的私鑰dA對消息M進(jìn)行簽名得到簽名S=M^dAmodnA（nA為A的模數(shù)），然后A用B的公鑰eB對消息M和簽名S進(jìn)行加密得到密文C=(M,S)^eBmodnB（nB為B的模數(shù)），并將密文C發(fā)送給B。B收到密文C后，先用自己的私鑰dB對密文C進(jìn)行解密得到(M',S')=C^dBmodnB，然后用A的公鑰eA對簽名S'進(jìn)行驗(yàn)證，若(M')^eAmodnA=S'，則驗(yàn)證通過，說明消息確實(shí)是A發(fā)送的且未被篡改。1.請分析該數(shù)字簽名和加密通信過程中，如何保證消息的完整性和來源真實(shí)性？答案：在該過程中，消息的完整性通過數(shù)字簽名來保證。發(fā)送方A用自己的私鑰對消息進(jìn)行簽名，接收方B用A的公鑰驗(yàn)證簽名，若驗(yàn)證通過，則說明消息在傳輸過程中未被篡改，保證了完整性。消息的來源真實(shí)性通過數(shù)字簽名和加密過程共同保證。發(fā)送方A用自己的私鑰簽名，只有A擁有該私鑰，接收方B通過驗(yàn)證簽名確定消息來源是A，同時(shí)加密過程也確保了消息只能被擁有相應(yīng)私鑰（B的私鑰）的接收方解密，進(jìn)一步證明了消息來源的真實(shí)性。2.若在傳輸過程中，密文C被篡改，對簽名驗(yàn)證結(jié)果會(huì)有什么影響？答案：若密文C被篡改，接收方B用自己的私鑰dB對篡改后的密文進(jìn)行解密得到的(M',S')與原始的(M,S)不同。當(dāng)用A的公鑰eA對簽名S'進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，由于M'與原始消息M不同，所以(M')^eAmodnA很可能不等于S'，簽名驗(yàn)證將不通過，從而可以發(fā)現(xiàn)密文被篡改。（五）論述題（共5分）答題要求：本大題共1小題。請結(jié)合當(dāng)前信息安全形勢，論述密碼學(xué)在保障信息安全中的重要作用。答案：在當(dāng)前信息安全形勢下，密碼學(xué)具有至關(guān)重要的作用。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息在網(wǎng)絡(luò)中廣泛傳播，面臨著各種安全威脅，如信息泄露