网络安全Word格式文档下载.docx
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4．内部人员攻击
不安全的主要原因
1．Internet具有不安全性
2．操作系统存在安全问题
3．数据的安全问题
4．数据的安全问题
5．网络安全管理问题
网络安全的定义（目标）p8
计算机网络安全的定义
计算机网络安全是指利用网络管理控制和技术措施，保证在一个网络环境里，信息数据的机密性、完整性及可使用性受到保护。
从广义来说，凡是涉及到网络上信息的保密性、完整性、可用性、不可否认性和可控性的相关技术和理论都是网络安全的研究领域。
网络安全的具体含义会随着“角度”的变化而变化。
计算机网络安全目标
1．保密性
指网络中的保密信息只能供经过允许的人员，以经过允许的方式使用，信息不泄露给非授权用户、实体或过程，或供其利用。
保密性的要素如下：
数据保护：
防止信息内容的泄露（如网络中的数据流）
数据隔离：
提供隔离路径或采用过程隔离（COMPUSEC技术等）；
通信流保护：
数据的特征包括频率、数量、通信流的目的地等，通信流保护是指对通信的特征信息，以及推断信息（如命令结构等）进行保护。
2．完整性
指网络中的信息安全、精确与有效，不因种种不安全因素而改变信息原有的内容、形式与流向。
确保信息在存储或传输过程中不被修改、不被破坏和丢失。
破坏信息的完整性有
人为因素
非人为因素
3．可用性
指网络资源在需要时即可使用，不因系统故障或误操作等使资源丢失或妨碍对资源的使用，是被授权实体按需求访问的特性。
网络可用性还包括在某些不正常条件下继续运行能力。
保证可用性的最有效的方法是提供一个具有普适安全服务的安全网络环境。
避免受到攻击
避免未授权使用
防止进程失败
4．不可否认性
“不可否认性安全服务提供了向第三方证明该实体确实参与了那次通信的能力。
数据的接收者提供数据发送者身份及原始发送时间的证据；
数据的发送者提供数据已交付接收者（某些情况下，包括接收时间）的证据；
审计服务提供了信息交换中各涉及方的可审计性，这种可审计性记录了可用来跟踪某些人的相关事件，这些人应对其行为负责。
5．可控性
指对信息的传播及内容具有控制能力，保证信息和信息系统的授权认证和监控管理，确保某个实体（人或系统）身份的真实性，也可以确保执法者对社会的执法管理行为。
网络安全的层次p10
1物理安全：
主要包括防盗、防火、防静电、防雷击、防电磁泄露和防物理隔离等方面。
2逻辑安全：
主要通过口令密码、权限控制等方法来实现。
3操作系统安全：
主要包括用户权限控制和安全漏洞修复等内容。
4联网安全：
主要通过:
访问控制：
用来保护计算机和网络资源不被非授权使用
通信安全：
用来保证数据的保密性和完整性，以及各痛信方的可信赖性。
OSI安全体系定义的五大类安全服务p12
鉴别服务：
提供对通信中对等实体和数据来源的鉴别。
访问控制服务：
对资源提供保护，以对抗非授权使用和操纵。
数据机密性服务：
保护信息不被泄漏或暴露给未授权的实体。
分为数据机密性服务和业务流机密性服务。
数据完整性服务：
对数据提供保护，以对抗未授权的改变、删除或替代。
完整性服务有三种类型：
连接完整性服务，无连接完整性服务，选择字段完整性服务。
抗抵赖性服务：
防止参与某次通信交换的任何一方事后否认本次通信或通信内容。
分为两种不同的形式：
数据原发证明的抗抵赖，交付证明的抗抵赖。
安全威胁
安全服务
假冒攻击
鉴别服务
非授权侵犯
访问控制服务
窃听攻击
数据机密性服务
完整性破坏
数据完整性服务
服务否认
抗抵赖服务
拒绝服务
鉴别服务、访问控制服务、数据完整性服务等
计算机网络安全体系结构三维图p13
加密机制
数字签名机制
访问控制机制
数据完整性机制
鉴别交换机制
通信业务流填充机制
路由控制
公证机制
网络安全技术
1．物理安全措施
2．数据传输安全技术
3．内外网隔离技术
4．入侵检测技术
5．访问控制技术
6．审计技术
7．安全性检测技术
8．防病毒技术
9．备份技术
10．终端安全技术
第二章物理安全
物理安全包含的内容p22
机房环境安全
通信线路安全
设备安全
电源安全
机房的三度p24
温度18-22度、湿度40%-60%和洁净度0.5um，含尘量一万颗
为使机房内的三度达到规定的要求，空调系统、去湿机、除尘器是必不可少的设备。
重要的计算机系统安放处还应配备专用的空调系统，它比公用的空调系统在加湿、除尘等方面有更高的要求。
地线的种类p25
保护地。
直流地。
屏蔽地。
静电地。
雷击地。
接地系统p26
接地系统
计算机房的接地系统是指计算机系统本身和场地的各种地线系统的设计和具体实施。
接地系统可分为：
1.各自独立的接地系统
2.交、直流分开的接地系统
3.共地接地系统
4.直流地、保护地共用地线系统
5.建筑物内共地系统
接地体p27
接地体的埋设是接地系统好坏的关键。
通常使用的接地体有：
1、地桩
2、水平栅网
3、金属板
4、建筑物基础钢筋等
第三章信息加密与PKI
密码学的基本概念（密码学、密码编码学等）p39
1、密码学：
将消息编码以安全发送的机制称为密码学。
2、明文：
发送人、接收人和任何访问消息的人都能理解的消息。
是加密输入的原始信息。
3、密文：
明文用某种模式编码后，得到的结果。
4、强力攻击法：
通过所有置换与组合攻击密文消息。
5、密码分析：
从密文消息求出明文消息的过程
对称加密与非对称加密各自的特点
1、加密/解密使用的密钥
2、加密/解密速度
3、得到的密文长度
4、密钥协定与密钥交换
5、所需密钥数与消息交换参与者个数的关系
6、用法
古典密码算法：
凯撒加密
1、消息中每个字母换成向后三个字母的字母。
ILOVEYOU
LORYHBRX
4、消息中每个字母换成向后K个字母的字母（K=1~25）。
5、25种替换可能
6、明文：
COMEHERE（K=18）
7、密文：
KWUMPMZM
单码加密
1、字母替换任意组合
2、26X25X24…X2X1=4X1024种
3、根据字母出现频率进行攻击
同音替换加密
1、一次把一个明文字母换成一个密文字母，但密文字母可以是所选集合中的任何一个字母。
块替换加密
1、把一块字母换成另一块字母
2、HELLO换成YUQQW
3、HELL换成TEUI
多码替换加密
使用多个单码密钥，每个密钥加密一个明文字符。
第一个密钥加密第一个明文字符，第二个密钥加密第二个明文字符，等等。
用完所有密钥后，再循环使用。
栅栏加密技术、简单分栏变换加密技术
栅栏加密技术
将明文消息写成对角线序列，然后一行一行生成密文。
简单分栏式变换加密技术
♦基本方法：
–将明文消息一行一行地写入预定长度的矩形中。
–随机顺序一列一列读消息
–得到的消息就是密文消息
♦多轮简单分栏式变换加密技术
–得到的消息就是密文消息，这是第一轮
–将前面步骤重复多次
为什么加密的可靠性要依赖于密钥的保密而不是算法的保密？
对称密钥的密钥发布问题
Diffie-Hellman算法
用户Alice和Bob可以按下列步骤来交换它们的会话密钥。
（1）A和B选择一个素数n和一个整数g，其中g是n的一个原根，n和g可公开;
（2）用户Alice选择一个随机数x（保密），计算公开密钥A=gxmodn，将A送给Bob;
（3）用户Bob选择一个随机数y（保密），计算公牙密钥B=gymodn，将B送给Alice;
（4）用户Alice计算会话密钥K1=（B）xmodn
（5）用户Bob计算会话密钥K2=（A）ymodn
1、Diffie-Hellman算法举例
2、首先选择一个素数n=97和它的一个原根g=5。
3、Alice和Bob分别选择随机数x=36和y=58。
每人计算其公开密钥如下：
4、A=536mod97=50mod97
5、B=558mod97=44mod97
6、交换公开密钥后，每人计算共享的会话密钥如下：
7、K2=（A）ymod97=4436mod97=75mod97
8、K1=（B）xmod97=5058mod97=75mod97
流加密、块加密
单钥加密算法：
DES、3DES、IDEA、RC5、Blowfish、AES基本概念
1、DES是一种单钥密码算法，它工作起来简直就是典型的分组方式。
2、它的基本思想是将二进制序列的明文分成每64位一组，用长为64位的密钥对这些明文进行16轮代换和置换加密。
最后形成密文。
3、它的巧妙之处就在于，除了密钥输入顺序之外，其加密和解密的步骤完全相同，从而在制作DES芯片时很容易达到标准化和通用化，非常适合现代通信的需要。
4、但不幸的是，由于它时间久远，从而成为古往今来的黑客们乐此不疲的攻击对象，目前黑客已经可以在20小时内成功的破掉它（只要有一个好的工具）
加密：
c=EK3（DK2（EK1（M）））
解密：
M=DK1（EK2（DK3（M）））
其中，K1、K2、K3为56位DES密钥。
为了获得更高的安全性，三个密钥应互不相同。
如与DES保持兼容，则可以选择K1=K2或K2=K3。
会不会有c=EK3（DK2（EK1（M）））而存在
c=EK4（M）？
是否成立？
答案：
不一样，已被证明。
存在攻击：
目前没有。
1、IDEA是对称、分组密码算法，输入明文为64位，密钥为128位，生成的密文为64位；
2、IDEA是一种相对较新的算法，虽有坚实的理论基础，但仍应谨慎使用（尽管该算法已被证明可对抗差分分析和线性分析）；
3、IDEA是一种专利算法（在欧洲和美国），专利由Ascom-TechAG拥有;
4、PGP中已实现了IDEA；
IDEA算法的具体描述：
128位KEY，64位明文，经8次迭代和一次变换，生成密文。
密钥生成：
用户输入128位密钥Key=k1k2k3…k127k128
IDEA总共进行8轮迭代操作,每轮需6个子密钥,另外还需要4个额外子密钥,所以总共需要52个子密钥,这个52个子密钥都是从用户输入的128位密钥中扩展出来的.
首先把输入的Key分成8个16位的子密钥,1~6号子密钥供第一轮加密使用,7~8号子密钥供第二轮使用,然后把这个128位密钥循环左移25位,Key=k26k27k28…k24k25
把新生成的Key在分成8个16位的子密钥,1~4号子密钥供第二轮加密使用（前面已经提供了两个）5~8号子密钥供第三轮加密使用,到此我们已经得到了16个子密钥,如此继续,当循环左移了5次之后已经生成了48个子密钥,还有四个额外的子密钥需要生成,再次把Key循环左移25位,选取划分出来的8个16位子密钥的前4个作为那4个额外的加密密钥.供加密使用的52个子密钥生成完毕.
K[0]K[1]K[2]K[3]K[4]K[5]…K[48]K[49]K[50]K[51]
第一轮…
额外密钥
♦加密明文：
64-位数据分组被分成4个16-位子分组：
D0,D1,D2,D3。
这4个子分组成为算法的第一轮的输入，总共有8轮。
在第i轮中，假定输入的为:
明文（4组）:
D0,D1,D2,D3
密钥（6组）K1,K2,K3,K4,K5,K6
执行的顺序如下：
D0和第一个子密钥（K1）模216+1乘。
D1和第二个子密钥（K2）模216加。
D2和第三个子密钥（K3）模216加。
D4和第四个子密钥（K4）模216+1乘。
第
（1）步和第（3）步的结果相异或。
将第
（2）步和第（4）步的结果相异或。
将第（5）步的结果与第五个子密钥（K5）模216+1乘。
将第（6）步和第（7）步的结果模216加。
将第（8）步的结果与第六个子密钥（K6）模216+1乘。
将第（7）步和第（9）步的结果模216加。
将第
（1）步和第（9）步的结果相异或。
将第（3）步和第（9）步的结果相异或。
将第
（2）步和第（10）步的结果相异或。
将第（4）步和第（10）步的结果相异或。
RC5是一种分组长度、密钥长度和加密迭代轮数都可变的分组密码体制，包括三部分：
1．加密
数据分组长度为2w位（w=16、32或64）
迭代次数为r轮（r的允许值为0～255）
加密需要2r+2个w位子密钥：
S0，S1，…，S2r+1
A=A+S0
B=B+S1
fori=1tor{
A=（（A+B）<
<
B）+S2i
B=（（B+A）<
A）+S2i+1}
输出在寄存器A和B中。
2．解密
解密是加密的逆运算：
fori=rdownto1
{
B=（（B−S2i+1）>
>
A）+A
A=（（A−S2i）>
B）+B
}
B=B−S1
A=A−S0
设计：
BruceSchneier，免费。
Blowfish是一个16轮的分组密码，明文分组长度为64位，使用变长密钥（从32位到448位）。
组成模块：
密钥扩展
数据加密
解密过程：
加密过程完全一样，只是密钥P1，P2，…，P18以逆序使用。
♦GF（28）中乘法使用的多项式是8次不可约多项式列表中的第一个多项式。
♦ByteSubstitution（称为S盒）在设计时考虑到抵抗差分密码分析、线性密码分析的要求，应满足以下条件：
–1.可逆性；
–2.输入比特的线性组合与输出比特的组合之间的最大非平凡相关性的极小化；
–3.异或差分表中最大非平凡值的极小化；
–4.GF（28）中代数表示的复杂性；
–5.描述的简单性。
满足前3条准则的S盒的构造方法已被给出，AES的作者从众多候选构造中选择将x映射到它的逆的S盒。
该映射过于简单，为了抵抗插入攻击，加入仿射变换：
b（x）=（x7+x6+x2+x）+a（x）（x7+x6+x5+x4+1）
modx8+1
模数多项式x8+1选择为可能是最简单的模数多项式。
可以找到其它的S盒满足以上准则。
双钥加密算法：
RSA算法、
公匙体系最好（当然也是最简单的）例子在两年后，也就是1978年出现了。
它是由Rivest,Shamir和Adleman发明的，所以也被称为RSA。
RSA算法建立在对整数的分解的数学难题上的。
1.选取两个大质数p,q.（e.g.,每个1024bit）
2.计算n=pq,z=（p-1）（q-1）
3.选择一个e（e<
n）并且与z没有公约数.（e,z互质）.
4.找到一个数d并且ed-1可以为z整除.
（换言之:
edmodz=1）.
5.则公钥数对为（n,e）.密钥数对为（n,d）.
C=EPK（X）=XemodnX=DSK（C）=Cdmodn
0.假设（n,e）和（n,d）如前述方法计算
1.则加密过程为,设加密的位流为m,则可计算出
c=mmodn（i.e.,也就是m为n除后所得余数）
2.若对接收到的位流c进行解密,则可计算出
m=cmodn（i.e.,也就是c为n除后所得余数）
背包算法、
椭圆曲线加密算法
、ElGamal算法
链路加密、
链路加密是对网络中两个相邻节点之间传输的数据进行加密保护，如图，对于链路加密的所有消息在被传输之前进行加密，在每一个节点对接收到的消息进行解密后，然后先使用下一个链路的密钥对消息进行加密。
在进行传输。
节点加密、
节点加密是指在信息传输路过的节点处进行解密和加密，
端到端加密
端到端加密是指一对用户之间的数据连续的提供保护，端到端加密允许数据从源节点到终点的传输过程中始终以密文的形式存在。
采用端到端加密消息在被传输到达终点之前不进行解密。
一位消息在整个传输过程中均受到保护，所以即使节点被损坏也不会使消息泄露。
认证技术
认证的目的p55
目的有三个
一、是消息完整性认证、即验证信息在传送或存储过程中是否被篡改；
二、是身份认证，即验证消息的收发者是否持有正确的身份认证符，如口令，密钥等；
三、是消息的需要和操作时间等的认证，其目的是防止消息重放或延迟等攻击。
数字信封（ppt）
消息摘要、消息摘要的要求、消息鉴别码（MAC）
MD4、MD5、SHA、HMAC基本概念
数字签名、数字签名应满足的性质和要求
数字签名技术是一种实现消息完整性认证和身份认证的重要技术，
1、签名可信。
文件的接收者相信签名者是慎重地在文件上签字的。
2、签名不可伪造。
签名证明是签字者而不是其他人在文件上签字。
3、签名不可重用。
签名是文件的一部分，不可能将签名移到不同的文件上。
4、签名的文件是不可改变。
文件被签名后不能改变。
5、签名不可抵赖。
签名和文件是物理的东西，因此签名者事后不能说他没有签过名。
消息认证其作用是保护通信双方以防第三方的攻击，然而却不能保护通信双方中的一方防止另一方的欺骗或伪造。
通信双方之间也可能有多种形式的欺骗，例如通信双方A和B（设A为发方，B为收方）使用消息认证码的基本方式通信，则可能发生以下欺骗：
1、①B伪造一个消息并使用与A共享的密钥产生该消息的认证码，然后声称该消息来自于A。
2、②由于B有可能伪造A发来的消息，所以A就可以对自己发过的消息予以否认。
3、这两种欺骗在实际的网络安全应用中都有可能发生，例如在电子资金传输中，收方增加收到的资金数，并声称这一数目来自发方。
又如用户通过电子邮件向其证券经纪人发送对某笔业务的指令，以后这笔业务赔钱了，用户就可否认曾发送过相应的指令。
4、因此在收发双方未建立起完全的信任关系且存在利害冲突的情况下，单纯的消息认证就显得不够。
数字签名技术则可有效解决这一问题。
类似于手书签名，数字签名应具有以下性质：
5、①能够验证签名产生者的身份，以及产生签名的日期和时间。
6、②能用于证实被签消息的内容。
7、③数字签名可由第三方验证，从而能够解决通信双方的争议。
8、由此可见，数字签名具有认证功能。
为实现上述3条性质，数字签名应满足以下要求：
9、①签名的产生必须使用发方独有的一些信息以防伪造和否认。
10、②签名的产生应较为容易。
11、③签名的识别和验证应较为容易。
12、④对已知的数字签名构造一新的消息或对已知的消息构造一假冒的数字签名在计算上都是不可行的。
RSA签名、DSA签名（一般了解）
1、要签名消息M：
计算:
2、S=Md（modR）
3、要验证签名,计算:
4、M=Se（modR）=Me.d（modR）=M（modR）
1）全局公开钥
（2）用户秘密钥x
（3）用户的公开钥y
（4）用户为待签消息选取的秘密数k
（5）签名过程
（6）验证过程
数字证书的作用、应包含的内容、常用的标准
1、数字证书（DigitalID），又叫“数字身份证”、“网络身份证”，是由认证中心发放并经认证中心数字签名的，包含公开密钥拥有者以及公开密钥相关信息的一种电子文件，可以用来证明数字证书持有者的真实身份。
2、数字证书采用公钥体制。
3、数字证书的格式一般采用X.509国际标准。
CA与RA
认证中心CA
1、可信的第三方
2、主要功能
–接收并验证最终用户数字证书的申请；
–证书审批，确定是否接受最终用户数字证书的申请；
–证书签发，向申请者颁发、拒绝颁发数字证书；
–证书更新，接收、处理最终用户的数字证书更新请求
–接收最终用户数字证书的查询、撤销；
–产生和发布证书废止列表（CRL），验证证书状态；
–提供OCSP在线证书查询服务，验证证书状态；
–提供目录服务，可以查询用户证书的相关信息；
–下级认证机构证书及帐户管理；
注册机构RA
1、用户（可以是个人或团体）和CA之间的接口
2、接受用户的注册申请
3、获取并认证用户的身份
具体职能包括：
1、自身密钥的管理，包括密钥的更新、保存、使用、销毁等；
2、审核用户信息；
3、登记黑名单；
4、业务受理点LRA的全面管理；
5、接收并处理来自受理点的各种请求。
CA层次结构
1、对于一个运行CA的大型权威机构而言，签发证书的工作不能仅仅由一个CA来完成
2、它可以建立一个CA层次结构
证书生成过程
•第1步:
密钥生成
–由主体生成密钥对
–由注册机构为主体生成密钥对
•第2步:
注册
–证书签名请求（CSR,CertificateSigningRequest）
–请求标识符，用于跟踪证书请求进展
•第3步:
验证
–首先，RA要验证用户材料。
–第二，检查私钥的拥有证明（POP,ProofOfPossession）
•用户用私钥对证书请求进行数字签名。
•随机数挑战
•哑证书，公钥加密
•第4步:
证书生成
–CA对信息进行验证，签名
–将证书发给用户，证书记录放在证书目录中。
证书的验证（证书链、交叉认证、CRL）
双向验证：
1、
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