基础概念

研究信息加密和解密方法的科学与技术统称为密码学，是研究信息保密与破译的基本规律为对象的学科。

◆经典密码学：密码分析学、密码编码学。
◆现代密码学：密码分析学、密码编码学、密钥管理学。

经典密码学主要以实现信息的保密性为目的，现代密码学不仅可以实现信息的保密性，而且还可以实现信息的真实性、完整性、可用性、可审查性和可靠性等。

现代密码学最重要的原则是“一切秘密寓于密钥之中”。
即算法是公开的，但密钥必须是保密的。
当加密完成后，可以将密文通过不安全的渠道发送给收信人，只有拥有密钥的收信人才可以对密文进行解密（即反变换得到明文）。

保密通信模型:
香农 -> 概率统计观点 -> 通信系统

1 2	信源->编码器->信道->解码器->接收者干扰源->信道

保密通信系统：
（不赘述）

在私钥密码体制和公钥密码体制下，保密通信模型的差别主要体现在加密密钥的分发或传递上。私钥密码体制下，接收方和发送方的共享密钥必须通过安全信道传递。而在公钥密码体制下，发送方只需要认证所使用的加密密钥是接收方的。

柯克霍夫原则：
密码分析者->密码算法-x->明文/密钥
密码系统的安全性->取决于->随时改变的密钥

密码算法的构成：
明文、密文、密钥、加密算法、解密算法。

密码算法的分类：
替换（内容改变）、换位（位置打乱）
对称、非对称
序列、分组
单向变换、双向变换

古典密码算法分为传统隐写术、替换、换位密码算法。其中隐写术就是把秘密信息写在普通载体中。

序列密码分为同步序列密码和自同步序列密码。它的安全性取决于密钥流生成器的设计。而产生密钥流最重要的部件是线性反馈移位寄存器。

同步序列密码的密钥流是独立于消息流而产生的，无差错传播。自同步不是，有差错传播。

分组密码与序列密码的区别？

攻击者对密码系统的攻击类型：唯密码攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击、选择文本攻击。

单字符单表替换密码

单字符表替换密码（Monoalphabetic Cipher）是古典对称加密算法的基础，明文与密文使用同一字符集，通过固定的单一字符映射表实现逐字符替换，加密、解密共用该映射表。

◆凯撒密码
单表替换的简化版，替换规则为字符固定移位 N 位。

1 2	加密公式：C=(P+N)modM 解密公式：P=(C−N)modM

➢请思考加密过程…

◆仿射密码
经不起穷举分析，密钥空间不算大26x11。

1	加密公式：C=(Px+N)modM

➢请思考加密过程…

单表替换密码的致命缺陷：无法抵抗频率分析攻击（字符频率、组合规律不变）。

单字符多表替换密码

多表替换密码是古典对称加密算法的一种，明文与密文使用同一字符集，加密时根据预设规则，轮换使用多张字符映射表（而非单一张固定表），解密时按相同规则反向轮换映射，加密与解密共用同一套密钥（密钥决定替换表的选择及轮换规则）。

◆维吉尼亚密码

加密公式：Ci=(Pi+Ki)mod26
 Ci：第 i 位密文字符的下标；
 Pi：第 i 位明文字符的下标；
 Ki：第 i 位密钥字符的下标（密钥字循环使用，匹配明文长度）；
 mod26：取模运算，规避字符下标越界

➢请思考加密过程…

单字符多表替换密码算法还有Vernam密码算法、Hill（希尔）算法、playfair密码算法。

换位密码算法

本质上就是把明文的字母顺序打乱。

◆列换位

◆周期换位
先分组，再按照密钥词打乱顺序。

DES 数据加密标准

数据加密标准（Data Encryption Standard，DES）是一种对称分组密码算法，用于将 64 位明文分组加密为 64 位密文分组，加密与解密共用同一 64 位密钥（实际有效密钥 56 位，8 位为奇偶校验位），核心基于 Feistel 网络结构，通过 16 轮迭代实现 “混淆” 与 “扩散”，最终完成数据加密。

参数	具体说明
明文分组长度	64 位（固定），不足 64 位需按约定规则补位
密文分组长度	64 位（固定），与明文分组长度一致（分组加密的核心特征）
密钥长度	64 位（输入密钥），其中 8 位为奇偶校验位（用于校验密钥完整性），实际有效密钥 56 位
迭代轮数	16 轮（固定），每轮迭代使用不同的轮密钥（共 16 个轮密钥）
核心结构	Feistel网络，每轮迭代包含 “替代 - 置换” 操作

混淆（Confusion）：通过复杂的密钥与明文映射关系，隐藏明文与密文、密钥与密文的关联，让攻击者无法通过密文推测明文或密钥（对应 S 盒、轮密钥异或操作）；
扩散（Diffusion）：将明文中的每一位信息均匀扩散到密文的每一位中，让明文的微小变化导致密文的巨大变化（对应 P 盒、扩展置换、多轮迭代）；

初始置换IP -> 16轮Feistel迭代 -> 逆初始置换
◆初始置换IP，对 64 位明文进行固定置换（置换表是一个8x8的矩阵），打乱明文位序，开启扩散过程。
◆16轮Feistel迭代，将输入分为左右两部分，下一轮左半部分来自上一轮右半部分，而下一轮右半部分是上一轮左半部分与F(上一轮右半部分R，轮子密钥K)异或运算获得的。
◆那么F函数计算过程又是什么？E盒扩展置换 -> 轮密钥异或 -> S 盒代替压缩（唯一非线性变换）-> P 盒置换
◆逆初始置换，对 16 轮迭代后的结果进行反向置换（与初始置换对称），输出 64 位密文（C）。

DES算法由于其密钥较短，难以抵抗现有的攻击，因此后来不再作为加密标准。后来就是AES出现。

AES 高级加密标准

AES（高级加密标准，Advanced Encryption Standard）是全球通用的对称分组密码算法，替代 DES 成为主流，核心用于数据加密保护。

Rjndael密码算法是一种使用灵活、明文分组长度可变、密钥长度也可变的分组密码算法。明文分组长度和密钥长度彼此独立地确定为128 bit、192 bit 或256 bit，因而 Rijndael算法有9种不同的版本，而迭代次数与明文分组长度和密钥长度有关。

不采用 Feistel 密码结构，而是进行多轮的代替、行移位、列混合和轮密钥加操作。因此 Rindael 算法本质上是采用代替-置换网络(S-P) 的分组密码算法。

NIST 选中Rijindael算法作为 AES算法，**限定了明文分组大小为128 bit，而密钥长度可为 128 bit, 192 bit 或 256 bit。因而实际上AES 有三个版本：AES-128、AES-192、AES256，相应的选代轮数为 10轮、12轮、14轮。

AES 的基本运算单位是字节(Byte)。加密和解密过程都是在一个4X4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“体(state)”或者“状态”。字节矩阵初始值是一个明文块。

分组密码算法的五种工作模式

ECB 电子密码本模式

将每一个明文分组独立加密，密文分组与明文分组一一对应，如同 “查密码本”。

流程示意图

图源：March

优点	缺点	用途
实现简单。不同明文可并行运算，硬件实现速度快。无差错传播，密文组丢失不会影响其他分组解密。	1. 无分组关联，相同明文分组→相同密文分组，泄露明文规律，易被频率分析攻击；2. 无法隐藏明文的结构（如明文是图片、文本，密文仍能体现原始结构）；3. 抗攻击能力极差，无法抵御重放、篡改攻击（篡改单组密文，仅影响对应明文分组）	传送短数据（如一个加密密钥）。

仅用于短数据、无安全需求的场景（如测试、简单数据标识），绝对不能用于敏感数据加密（如密码、文件、传输数据），是唯一不推荐用于实际场景的模式。

CBC 密文分组链接模式

Cipher Block Chaining，CBC。CBC是链式模式的核心，前一组密文与当前组明文关联，通过 “异或运算” 将分组串联，解决ECB的重复密文问题，是DES、AES 的主流工作模式之一。

需引入初始向量 IV，① 随机生成（每次加密需不同 IV）；② 无需保密，但需加密方和解密方同步（IV 错误会导致前两组明文解密失败）；③ 不可重复使用

流程示意图

图源：March

优点	缺点	用途
1. 分组关联，相同明文分组→不同密文分组，抵御频率分析攻击；2. 抗篡改能力强（篡改单组密文，会影响当前组 + 后续所有分组明文），一定程度抵抗重放、嵌入和删除攻击；3. 兼容性极强，支持 DES、AES 等所有分组密码；4. 安全性高，适用于绝大多数敏感数据场景；5.可以隐蔽明文数据格式的规律和统计特性。	1. 不支持并行加密（需等待前一组密文生成，才能加密当前组），加密速度略慢于 ECB；2. 无法随机访问密文分组（解密第 i 组，需先解密前 i-1 组）；3. IV 泄露 / 重复使用，会降低安全性；4.具有有限差错传播，不能纠正传播中的同步差错。	传输数据分组，认证传输的数据

最主流的模式。适用于有安全需求的通用场景：文件加密、数据传输加密（如 HTTPS、VPN）、数据库敏感字段加密、金融数据加密等。

CFB 密文反馈模式

Cipher Feedback，CFB。它是 “分组密码模拟流密码” 的模式，不直接加密明文分组，而是加密前一组密文，生成 “密钥流”，再与明文异或得到密文，分组间通过密钥流关联，适配 “流式数据” 加密。

需引入初始向量 IV（长度 = 分组长度），要求与 CBC 一致（随机、同步、不重复）；
加密单位：可灵活调整（如 1 位、8 位、分组长度），无需固定分组加密（适配流式数据）。

流程示意图

图源：March

优点	缺点	用途
1.可以隐蔽明文数据格式的规律和统计特性。2.具有自同步序列密码的优点 3.具有差错传播。4.分组密码算法作为一个密钥流产生器。 5. 一定程度上抵抗重放、删除和嵌入等攻击。	有差错传播；速度慢。	传送数据流，认证传送的数据流。

OFB 输出反馈模式

Output Feedback，OFB。是CFB的改进版，同样模拟流密码，密钥流与密文无关，仅由IV和密钥生成，通过 “加密算法输出反馈” 生成连续密钥流，与明文异或得到密文，核心优势是 “无差错传播”。

需引入 IV（长度 = 分组长度），要求与 CBC、CFB 一致；
核心区别于 CFB：密钥流不依赖密文，仅依赖 IV 和密钥（一旦 IV 和密钥确定，密钥流固定）。

流程示意图

图源：March

优点	缺点	用途
1.可以隐蔽明文数据格式的规律和统计特性。2.具有同步序列密码的优点 3.无差错传播。4.分组密码算法作为一个密钥流产生器。 5. 一定程度上抵抗重放、删除和嵌入等攻击。	对于密文被篡改难以进行检测；速度慢。	有挠信道上（如卫星通信）传送数据流。

CTR 计数器模式

Counter，CTR。它是目前最先进、最常用的现代分组密码模式，无需 IV，通过 “计数器” 生成密钥流，将计数器值加密后作为密钥流，与明文异或得到密文，兼具并行性和高安全性，是 AES 的首选模式。

计数器要求：① 每次加密，计数器从初始值（Nonce）开始，逐次递增（如 Nonce=0，后续为 1、2、…、n）；② Nonce 需随机生成，且同一密钥下不可重复（Nonce 重复会导致密钥流重复，泄露明文）；③ Nonce 无需保密，仅需同步。

流程示意图

图源：March

优点	缺点	用途
1.可以隐蔽明文数据格式的规律和统计特性。2.实现简单、可预处理、并行处理。3.无差错传播。4.分组密码算法作为一个密钥流产生器。	具有同步序列密码的缺点，密文篡改难以检测，无法实现完整性检测。Nonce重复使用会导致严重安全漏洞（密钥流重复，明文泄露），对Nonce生成要求极高。	实时性与速度要求较高的加密场合。

适用于现代主流场景，优先推荐使用：云计算数据加密、大数据加密、区块链数据加密、高并发数据传输（如电商平台）、AES 加密的首选模式。

对比

对比维度	ECB	CBC	CFB	OFB	CTR
分组关联	无（独立）	有（密文链接）	有（密钥流链接）	有（密钥流反馈）	无（计数器独立，密钥流并行）
是否需要 IV/Nonce	否	是（IV）	是（IV）	是（IV）	是（Nonce）
并行加密	支持	不支持	不支持	支持（密钥流可提前生成）	支持（最优）
差错传播	无（仅影响单组）	有（影响当前 + 后续）	有（影响当前 + 1 组）	无（仅影响单组）	无（仅影响单组）
安全性	极低（淘汰）	高	中	中	极高（推荐）
核心适用场景	测试、短数据（无安全需求）	通用场景（文件、传输）	流式数据（音视频）	不可靠传输（WiFi）	现代高并发、大数据加密

线性反馈移位寄存器

◆移位寄存器是流密码产生密钥流的一个主要组成部分。
如图是一个3级反馈移位寄存器，其初始状态为(a1 ,a2 ,a3 )=(1,0,1)。

状态（a3,a2,a1）   输出a1
(a3'=a1*a2异或a3)
    1 0 1           1 //初始
    1 1 0           0
    1 1 1           1
    0 1 1           1
    1 0 1           1 //进入第二次循环
    1 1 0           0

即输出序列为101110111011…，周期为4。

◆线性反馈移位寄存器LFSR（linear feedback shift register），实现简单、速度快、有较为成熟的理论，成为构造密钥流生成器的最重要的部件之一。

下图中常数c1、c2…cn取0或1，0开1闭。

请思考输出序列公式…

例：下图是一个5级线性反馈移位寄存器，其初始状态为（a1,a2,a3,a4,a5）=(1,0,0,1,1)。

请思考输出序列满足的公式…

n级线性反馈移位寄存器产生的序列{ai}的周期达到最大值2^n-1时，称{ai}为n级m序列。

RSA

算法描述

麻省理工学院Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman于1978年一起提出RSA加密算法，并受到广泛关注。2002年度美国计算机协会(ACM)为三位学者颁发图灵奖。

回顾公钥密码体制的基本思想
Bob —-> Alice

允许Alice生成自己的公钥私钥。
Bob拿到Alice的公钥—>RSA算法加密算法—>明文变密文—>发送给Alice。
任何人获得密文后都没有办法恢复明文，只有拥有Alice私钥才能恢复明文—>安全共享。

必须要懂同余式和取模运算式！去问AI。
ed ≡ 2(mod z)表示ed%z = 2%z = 2。
ed = 1(mod z)表示ed = 1%z。

RSA算法描述
◆密钥产生

选取两个大素数p、q。
n = p x q，z = (p - 1)(q - 1) = n的欧拉函数。
随机选取一个整数e，满足1<e<z，gcd(e, z) = 1（e，z互为质数）。
选取整数d，使得ed - 1 与能够被d完全整除。即ed≡1(mod z)。
公钥(e, n)，私钥(d, n)
◆Alice公钥-加密
已知明文m
密文 c ≡ m^e (mod n)
◆Alice私钥-解密
已知密文c
明文 m ≡ c^d (mod n)

例题：p = 13，q = 23，取e = 29。求d；当消息m = 9，求加密后的密文；对密文解密。
答案： d = -91 ≡ 173 (mod 264)；211；9。
➢请拿出草稿本自己计算一遍…

RSA安全性基于分解大整数。总之，e、d都不能太小，不同用户取值模数n不同

平方乘算法

在实现RSA算法时，在提高指数运算速度上，可以采用这个方法。

例题引入：使用平方乘算法，求9726^3533 mod 11413。

除以 2 的余数（要么0要么1）
3533 = 2 × 1766 + 1
1766 = 2 × 883 + 0
883 = 2 × 441 + 1
441 = 2 × 220 + 1
220 = 2 × 110 + 0
110 = 2 × 55 + 0
55 = 2 × 27 + 1
27 = 2 × 13 + 1
13 = 2 × 6 + 1
6 = 2 × 3 + 0
3 = 2 × 1 + 1
1 = 2 × 0 + 1（商为0时终止运算）

所以把3533转化为二进制数为110111001101。

二进制从高位到低位，是1则平方上一次的结果再乘底数9726，是0则只需要平方上一次的结果。

为什么要用这种方法计算？
➢如果不用这种方法，用普通方法需要执行3533次乘法和模运算。而平方乘算法，循环的次数为12次，最多只需要执行12次平方、12次乘法和模运算，计算量大大减少。

Hash算法

算法概述

Hash算法又称为哈希算法、Hash函数、杂凑函数、散列函数和散列算法等，其函数值H(M)为哈希值、散列值、杂凑值、杂凑码、指纹、消息摘要等。它是公开算法，通常记为H或h，不需要密钥就能使用。

◆安全的哈希算法有以下六个基本要求:
（1）能够接受任意长度的消息作为输入。
（2）能够生成较短的固定长度的输出。
（3）对任何消息输人都应该能够容易和快速地计算出Hash值。
（4）应该具有单向性，也就是说，给定H(m)，恢复消息m在计算上是不可行的。
（5）应该能够抗弱碰撞，即给定消息m和H(m)，找到另外一个消息m≠m’，使H(m)=H(m’)在计算上是不可行的。
（6）应该能够抗强冲突，即找到两个有意义的消息m和m’，使得H(m)=H(m’)在计算上是不可行的。

◆从上面Hash算法基本要求的第(4)~第(6)条要求可以推导出Hash算法应该满足的三个一般安全特性：
（1）单向性：由消息的Hash值倒推出消息在计算上不可行，即给定H(m)，想要计算
出n在计算上是不可行的。
（2）抗弱碰撞性：对于任何给定消息及其Hash值，找到另一个能映射出该Hash值的消单在计算上是不可行的，即给定的H(m)，找到一个m≠m’，使得H(m)=H(m’)在计算上不可行。
（3）抗强碰撞性：找到任何两个不同的消息，它们的Hash值不同在计算上是不可行的，即找到两条消息m和m’，使得H(m)=H(m’)在计算上不可行。

SHA-1

安全杂凑算法(Secure Hash Algorithm, SHA)由美国NIST设计，于1993年作为联邦信息处理标准公布。MD5是128bit消息摘要长度。

中国的消息摘要是SM3。

接受一个最大长度为（2^64-1）bit，生成160bit的Hash值。与MD5相似，SHA1算法操作首先将输入消息划分为512bit块（64字节）（若最后一个数据块不满足长度要求，则按照一定的规则填充为512 bit 块) ，然后每个512 bit 块重复使用分块处理函数（压缩函数），最终输出 160 bit Hash 值。每512 bit 块以32 bit字为处理单位进行压缩，压缩函数包含4个回合运算，每个回合20步，总共80步。

SHA预处理

（1）填充消息：假设输入消息M，首先应该填充消息，保证输入SHA-1计算的整个消息长度是512 bit 的倍数。

假设二进制消息M的长度为l bit，在原始消息M尾部增加1个“1”和k个“0”，l和k满足l+1+k ≡ 448 (mod 512)，并且k为最小非负整数。
然后在填充消息的末尾添加64 bit的块，该64 bit是记录二进制原始消息的长度，如果消息长度l值转换为二进制后长度小于64，则在左边补0，右边是l转化为二进制的值，使得块的长度刚好等于64 bit。

例：假设输入消息“abe”，采用SHA-1计算其 Hash值，求填充后的消息。
请思考过程…

先将每个字符映射为对应的 ASCII 码（十进制），再将 ASCII 码转换为 8 位二进制数。
a->97->01100001
b->98->01100010

答案：

（2）填充后的消息分组：填充后的整个消息按512 bit块进行分组；而每个512 bit块又可分为16个32 bit字。
（3）初始化变量：SHA-1 的初值变量IV是SHA-1标准中给定的固定值，为160 bit 的数据块，是5个32 bit的字。

补充：二进制 -> 十六进制
因16=2⁴，1 位十六进制数恰好对应4位二进制数。

4 位二进制	十六进制	4 位二进制	十六进制
0000	0	1000	8
0001	1	1001	9
0010	2	1010	A
0011	3	1011	B
0100	4	1100	C
0101	5	1101	D
0110	6	1110	E
0111	7	1111	F

数字签名

数字签名实现的是完整、真实、不可否认。没有保密性。

RSA数字签名描述
（1）参数产生
与前面的加密算法实现中【密钥产生】的描述一样，这里不再赘述。

（2）Bob私钥-签名过程

假设签名者（发送方）是Bob，只有Bob知道自己的私钥(d, n)。
设需要签名的消息为n，则签名者Bob通过该计算对m签名：s ≡ m^d mod n。
(m, s)为消息m的签名。Bob在公共媒体上宣称其发布了消息m，同时把对m的签名s置于消息后用于公众验证签名。

（3）Bob公钥-验证过程

公众在看到消息m和对其的签名s后，利用Bob的公开验证密钥{e, n}对消息进行验证，其中验证公式为 m ≡ s^e mod n。
若上式成立，则Bob的签名有效。公众认为消息m的确是Bob所发布、且消息内容没有被复改。也就是说，公众可以容易鉴别发布人发布的消息的完整性。

请注意RSA加密算法与数字签名算法的区别！

密钥协商

密钥协商是现代网络通信的一种常见协议。

◆Diffie-Hellman 密钥协商协议
Diffie-Hellman 密钥协商协议是第一个被提出的密钥协商方案。唯一目的就是使两个用户能安全地交换密钥，从而得到一个共享的会话密钥（秘密密钥）。需要注意的是，该算法本身不能用于加、解密。Diffie-Hellman密钥交换算法的安全性是基于Zp上的离散对数问题。

说简单点，DH密钥协商就是无需提前共享密钥，让通信双方在公开网络中，共同计算出一个相同的共享密钥的协议 —— 核心是 “公开传递参数，私下计算密钥”，仅用于密钥协商，不负责数据加密。

 协商一个素数p以及该素数的本原元a
 
      A                 B
随机数ra           随机数rb
Sa = a^ra mod p   Sb = a^rb mod p
                ×
K1 = Sb^ra mod p   K2 = Sa^rb mod p

不过，这种模式下容易遭受中间人攻击：敌手可分别冒充用户A和B中的一方，与另一方交换密钥（敌手就可以监听和传递A和B的秘密信息而不被发现）。

协商一个素数p以及该素数的本原元a
    用户        中间人       用户
     A           C           B
  ra          rc          rb
  Sa          Sc          Sb
         ×           ×
  Sc         Sa、Sb       Sc

DH 协议本身无身份认证，A 无法确认收到的 “B 的公钥” 是真的 B 发的，B 也无法确认收到的 “A 的公钥” 是真的 A 发的，只能被动接收。

难点理解：共享密钥计算阶段

A 用 “伪装的 B 公钥 C₂”+ 自己的私钥 a，计算出共享密钥 K₁ = C₂ᵃ mod p；
C 用 “A 的真实公钥 A”+ 自己的私钥 c₁，计算出和 A 一致的 K₁（K₁ = Aᶜ¹ mod p，数学上和 A 的计算结果相等）；
B 用 “伪装的 A 公钥 C₁”+ 自己的私钥 b，计算出共享密钥 K₂ = C₁ᵇ mod p；
C 用 “B 的真实公钥 B”+ 自己的私钥 c₂，计算出和 B 一致的 K₂（K₂ = Bᶜ² mod p，数学上和 B 的计算结果相等）；

总结：用户 A 与用户B必须能够确认所形成的密钥正是在两者之间形成的，而不是与其他人（如攻击者）共同建立的。这样，在密钥建立的时候，密钥协商协议就需要同时认证参加者的身份（身份识别过程必须与密钥协商过程紧密结合，以避免在身份识别过程后仍然有可能被人获取密钥而产生攻击)。这种协议称为认证密钥协商协议。

HMAC

HMAC（Hash-based Message Authentication Code，哈希消息认证码），是用哈希函数+ 密钥，对消息做 “身份认证 + 完整性校验” 的算法。

◆双方提前共享一个秘密密钥 K（比如 DH 协商好的共享密钥，这是核心，不能泄露）。

◆发送方A:

密钥 K + 要发送的消息 M，按固定规则拼接。
对拼接后的内容计算哈希值，这个哈希值就是HMAC 值。
把「原始消息 M + HMAC 值」一起发给接收方

◆接收方B:

用自己手里秘密密钥 K，对收到的原始消息 M，进行拼接、哈希计算，得到一个新的 HMAC 值。
对比。若一致，说明消息是 A 发的（身份合法）、且没被篡改；若不一致，直接丢弃消息（要么被篡改，要么是冒充发送）。

密钥管理

◆系统使用一级密钥K1通过算法f1保护二级密钥，以此类推，直到最后使用n级密钥Kn通过算法fn保护明文数据。
◆随着加密过程的进行，各层密钥的内容动态变化，而这种变化的规则由相应层次的密钥协议控制。

下层密钥泄露不会影响上层密钥的安全，因为它是一个动态的密钥管理系统，密钥处于不断的变化之中。另外，研究自动化的密钥管理方案很必要。

◆最下层的密钥Kn，也叫工作密钥或数据加密密钥，它直接作用于对明文数据的加解密。它平时并不存在，在进行数据的加解密时，工作密钥将在上层密钥的保护下动态地产生。
◆所有上层密钥可称为密钥加密密钥，它们的作用是保护数据加密密钥或作为其他更低层次密钥的加密密钥。可以做到每加密一份报文就更换一次密钥，这样才安全。
◆最上面一层的密钥K，也叫主密钥，通常主密钥是整个密钥管理系统的核心，应该采用最安全的方式来进行保护。

密钥的分类：
基本密钥（初始密钥或用户密钥）、会话密钥（又叫工作密钥或数据加密密钥）、密钥加密密钥、主密钥。
（按用途分：会话密钥、主密钥。）