{
  "topic": "crypto-basics",
  "type": "short_answer",
  "schema_version": "1.0.0",
  "generated": "2026-09-17T00:00:00+08:00",
  "questions": [
    {
      "id": "sa-001",
      "type": "short_answer",
      "difficulty": 1,
      "tags": [
        "密码学",
        "哈希"
      ],
      "question": "什么是密码学哈希函数？请列举密码学哈希函数的三个核心安全性质，并简要说明每个性质的含义。",
      "answer": "密码学哈希函数是一种将任意长度的输入映射为固定长度输出的单向函数，广泛用于数据完整性校验、数字签名和密码存储等场景。其三个核心安全性质为：（1）抗原像性（Pre-image Resistance）：给定哈希值 h，在计算上难以找到任意消息 m 使得 H(m) = h；（2）抗第二原像性（Second Pre-image Resistance）：给定消息 m1，在计算上难以找到另一个不同的消息 m2 使得 H(m1) = H(m2)；（3）抗碰撞性（Collision Resistance）：在计算上难以找到任意两个不同的消息 m1 和 m2 使得 H(m1) = H(m2)。",
      "keywords": [
        "哈希函数",
        "单向函数",
        "抗原像性",
        "抗碰撞性",
        "抗第二原像性",
        "固定长度输出",
        "SHA-256"
      ],
      "scoring_rubric": "定义正确得 3 分；三个性质各 2 分（名称正确 1 分，含义准确 1 分）；满分 9 分。若仅给出定义但未列出性质，最高 3 分；性质名称正确但含义不准确扣 1 分。",
      "explanation": "密码学哈希函数是密码学的基础构件之一。与普通哈希函数不同，密码学哈希函数需要满足严格的安全性质。抗原像性保证了从哈希值无法反推出原始消息（单向性）；抗第二原像性保证了给定一个消息，无法找到另一个产生相同哈希值的消息；抗碰撞性则是最强的保证，即无法找到任意一对碰撞消息。常见算法包括 SHA-256、SHA-3 等。MD5 和 SHA-1 因已被发现碰撞而不再被视为安全。",
      "source": null,
      "related": []
    },
    {
      "id": "sa-002",
      "type": "short_answer",
      "difficulty": 2,
      "tags": [
        "密码学",
        "加密",
        "数字签名",
        "pki"
      ],
      "question": "请比较对称加密与非对称加密的工作原理、典型应用场景及各自的优缺点。为什么在实际系统中（如 TLS）通常将两者结合使用？",
      "answer": "对称加密使用相同的密钥进行加密和解密（如 AES、ChaCha20），优点是加解密速度快、适合大数据量处理，缺点是密钥分发困难——通信双方必须事先安全共享密钥。非对称加密使用一对密钥（公钥加密、私钥解密，如 RSA、ECC），优点是无需安全信道分发密钥、支持数字签名，缺点是计算开销大、速度慢。在实际系统如 TLS 中，两者结合使用：利用非对称加密（或密钥交换协议如 ECDHE）在握手阶段安全协商出一个对称会话密钥，之后的数据传输使用该对称密钥进行高效加密。这种方式兼顾了安全性（安全密钥协商）和性能（高效数据传输）。",
      "keywords": [
        "对称加密",
        "非对称加密",
        "AES",
        "RSA",
        "ECC",
        "密钥分发",
        "TLS",
        "会话密钥",
        "混合加密"
      ],
      "scoring_rubric": "对称加密原理和优缺点 3 分；非对称加密原理和优缺点 3 分；结合使用的原因和机制 4 分；满分 10 分。缺少具体算法名称不扣分，但原理描述错误扣相应分数。",
      "explanation": "对称加密和非对称加密是现代密码学的两大支柱。对称加密速度快但面临密钥分发难题；非对称加密解决了密钥分发问题但性能受限。实际协议（TLS、SSH、PGP 等）普遍采用混合加密方案：用非对称方法做身份认证和密钥协商，用对称方法做批量数据加密，取两者之长。这是信息安全课程中的核心对比知识点。",
      "source": null,
      "related": []
    },
    {
      "id": "sa-003",
      "type": "short_answer",
      "difficulty": 3,
      "tags": [
        "密码学",
        "数字签名",
        "pki",
        "证书"
      ],
      "question": "在 PKI（公钥基础设施）体系中，数字证书起什么作用？请描述从证书申请到证书验证的完整流程，包括涉及的主要角色和 X.509 证书中的关键字段。",
      "answer": "数字证书的核心作用是将公钥与实体身份进行可信绑定，解决公钥的真实性问题。完整流程如下：（1）申请：用户（Subject）生成密钥对，将公钥连同身份信息提交给 CA（证书授权机构）；（2）审核与签发：CA 验证申请者身份后，用自己的私钥对证书信息进行签名，生成 X.509 格式的数字证书；（3）使用：用户将证书发送给通信对方；（4）验证：接收方使用 CA 的公钥验证证书签名，检查证书是否过期、是否被吊销（通过 CRL 或 OCSP），以及域名等信息是否匹配。X.509 证书的关键字段包括：Version（版本）、Serial Number（序列号）、Issuer（签发者 DN）、Subject（持有者 DN）、Subject Public Key Info（持有者公钥）、Validity（有效期：Not Before / Not After）、Signature Algorithm（签名算法）、Extensions（扩展，如 Subject Alternative Name）。",
      "keywords": [
        "PKI",
        "CA",
        "数字证书",
        "X.509",
        "公钥绑定",
        "证书签名",
        "证书验证",
        "CRL",
        "OCSP",
        "证书吊销"
      ],
      "scoring_rubric": "证书作用说明 2 分；申请流程 2 分；签发过程 2 分；验证过程 2 分；关键字段列举（至少 5 个）2 分；满分 10 分。流程顺序错误或遗漏主要角色各扣 1 分。",
      "explanation": "PKI 是支撑互联网信任的基础架构。数字证书是其核心产物，本质上是 CA 对「公钥属于某个实体」这一声明的背书。理解证书生命周期（申请→审核→签发→分发→使用→验证→续期/吊销）以及信任链（Root CA → Intermediate CA → End-entity）对于理解 HTTPS、代码签名、电子邮件加密等实际应用至关重要。X.509 是最广泛使用的证书格式标准。",
      "source": null,
      "related": []
    }
  ]
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