密码学与数据安全.docx
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密码学与数据安全
数据安全
LI录：
一般方法预防通信数据安全
安全协议
安全；
TLS;
PGP
802.11i标准
云计算，车辆网络等数据安全。
通信数据安全：
数据源身份验证
数据完整性认证
数据机密性
数据源和完整性身份验证一一对称密码学方法
源身份验证：
基于共享密钥
完整性身份验证：
消息摘要
集成解决方案一一对称加密方法
K—
J数字信対
源和完整性认证：
HMAC
机密性：
数字信封
数据源和完整性认证一一对称密码学方法
SKAPKA
电子签名
1、安全协议-介绍
双向认证：
共享密钥、公钥证书
数据机密性：
混合密码系统（数字信封）
数据的完整性：
HMAC、电子签名
抵制重播：
序列号、时间戳
安全参数协商
安全协议体系结构
HTTPSPGPSET
应用层
应用层
传输层
网际层
网络接口层
SSL或TLS
TCPUDP
IPSec
IP
IPover以太网
IPoverATM
IPoverSDH
•••
不同传输网络对应的安全协议
以太网
ATM
SDH
•••
不同类型网络
局域网：
802.11i
网络层：
IPSec
传输层：
SSL（安全套接字层）；TLS（传输层安全性）
应用层:
PGP（PrettyGoodPrivacy）,S/MIME;SET（安全电子交易），HTTPS
AH（认证负责人）：
消息源和完整性认证（强）
ESP（封装安全负载）：
数据保密、消息源认证、消息完整性认证（可选）
IKE（互联网密钥交换）：
双向身份验证、安全参数协商
2、安全协会（SA）
一套安全套装：
序列号计数器、重播窗口
AH：
认证算法，密钥，密钥生存期等。
ESP：
加密和认证算法，密钥，初始值，密钥生存期等。
SA生存期：
时间或字节
模式：
传输或隧道
保护指定的单向通信
SA标识：
安全参数索引（SPI）,□标地址，安全协议
outboundpackef
:
z
search
security
Dolic#
discard/pass/prsotect
5
searchSA
IKE
AH/ESP
sendpacket
两种工作模式：
传输方式、隧道模式
2.1抵制重播
2.2AH协议
终端A至web服务器安全关联
IP分組分类
安全关联标识符
安全关联鑫数
协议类型hCP
源IP地址=3.3.3.3/32目的IP地址=7・7・7・7/32目的端1】号=80
SPI=1234目的IP地址=7・7・7・7安全协议标识符二AH
MAC算法=HMAC-MD5-96
MAC密钥=7654321序号=7890
fl1
终瑞A
3.3.33
安全关联标识符
安全关联参数
SPI=1234目的IP地址=7・7・7・7安全协议标训符
MAC算法=HMAC-MD5-96
MAC密钥=7654321
>3
Web服务器
7.7J.7
7654321
7654321
♦
AH报文
—►
HMAC・MD5
鉴别
数据
\相等.源端鉴别和
—完整性检测通过
不相等，源端鉴别和/完整性检测没有通过
2.3EPS协议
冇效我荷
ESPtail
认证
ESPhead
2.4SA
卞札\
%
1丄LI
填料（0-255bytes）
埴H度
nexthead
SA（ESP）
1.1.1.2
严（AH）2.3.22^3.3.3.]
SA（传输AH）
衣机B
3.332
新IP头
AH头
IP头
AH头
荷载
新IP头
ESP头|新IP头AH头IP头
AH头|荷载
ESP尾
Src=2.2.2.1
Dst=2.3.2.2
Src=l.1.1.1
Dst=2.3.2.2
Src=1.1.1」
Dst=3.3.3.2
3、SSL（安全套接字层）
传输层安全服务
最初由Netscape开发
随后成为称为TLS（传输层安全）的Internet标准
SSL有两层协议
3.1SSL记录协议服务
（1）保密
使用对称加密和握手协议定义的共享密钥
AES,IDEA,RC2-40,DES-40,DES,3DES,Fortezza,RC4-40,RC4-128
邮件在加密前被压缩
（2）消息完整性
使用具有共享密钥的MAC
类似于HMAC但具有不同的填充
3.2SSL记录协议操作
3.3握手协议
RSA：
数字信封
修复了Diffie-Hellman：
公钥证书
短暂的Diffie-Hellman：
签署DH公钥
匿名Diffie-Hellman：
没有身份验证
福尔泰扎
3.5邮件安全
PGP（相当不错的隐私）：
认证、保密，侧重为个人服务由WebofTrust建
立信任关系
PEM（隐私增强邮件）：
认证、保密，不支持MIME
依赖于PKI建立信任关系
S/MIME：
认证、保密，侧重为组织或机构服务
域密钥识别邮件（DKIM）：
认证，对用户透明，由用户所在管理域签名
□PGP包括五种服务：
认证、保密、压缩、电子邮件兼容性和分段
功能
使用的算法
描述
认证
DSS/SHA或RSA/SHA
利用SHA・1产生消息摘要，将消息摘要用发送方的私钥按DSS或RSA算法签名
消息加密CAST或IDEA或3DES将消息用发送方生成的一次性会话密钥按或EIGamal或RSACAST-128或IDEA或3DES加密。
用接受方公
钥按ElGamal或RSA算法加密会话密钥
压缩
ZIP
消息在传送或存储中使用ZIP进行压缩
电子邮件基・64转换为对电子邮件应用提供透明性，可以将加
兼容性密消息用基转换来转换成ASCII串
分段
■■■■
为适应最大消息尺寸限制，PGP执行分段和垂组
3.6PGP操作-认证
（1）发件人创建邮件
（2）制作SHA-1160位消息哈希值
（3）附加RSA签名哈希消息
（4）接收器解密并恢复哈希码
（5）接收方验证收到的消息散列
DestinationB
Compare
3.7PGP操作-机密性
（1）发件人形成128位随机会话密钥
（2）使用会话密钥加密消息
（3）附加使用RSA加密的会话密钥
（4）接收方解密并恢复会话密钥
（b）Confidentialityonly
3.8PGP操作-机密性和认证可以在同一邮件上使用这两种服务
创建签名并附加到邮件
密消息和签名
附加RSA/ElGamal加密会话密钥
PGP信任模型示例
3.9S/MIME（安全/多用途Internet邮件扩展）
MIME电子邮件的安全性增强
原始InternetRFC5322电子邮件仅限文本
MIME为不同的内容类型和多部分消息提供支持
将二进制数据编码为文本形式
S/MIME添加了安全性增强功能
在许多邮件代理中都有S/MIME支持
例如MSOutlook,Mozilla,MacMail等
S/MIME函数
封闭数据
加密内容和相关密钥
签名数据
编码（消息+签名摘要）
明确签署的数据
明文消息+编码（签名摘要）
签名和封装数据
嵌套已签名和加密的实体
S/MIME加密算法
数字签名：
DSS和RSA
哈希函数：
SHA-1和MD5
会话密钥加密:
EIGamal和RSA
消息加密:
AES,Triple-DES,RC2/40等
MAC：
HMAC与SHA-1
有进程来决定使用哪些algs
认证
加密
域密钥识别邮件
用于加密签名电子邮件消息的规范
所以签署域名声称责任
收件人/代理可以验证签名
提议的Internet标准RFC4871
已被广泛采用
Internet邮件架构
DKIM战略
对用户透明：
MSA标志、MDA验证
Mailorigination
network
DNS=domainnamesystemMDA=maild<4iver>ugentMSA=mailsubmbsiion&KtntMTA=messagetransferagentMUA=messageuseragent
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