网络安全与基础总复习
零——复习资料
- 网络安全基础应用与标准（第六版）
- Netsec中文译版课件
第一章——引言
1.1 CIA三元组
- 机密性（Confidentiality)：数据机密性；隐私性
- 完整性（Integrity）:数据完整性；系统完整性
- 可用性（Availability）
为了使安全场景更全面又提出新的概念，提及较多的有：真实性，可计量性
安全的三个等级
分为低中高（了解）
1.2 OSI安全体系结构
- 安全攻击：威胁信息安全的行为
- 安全机制：检测防范恢复的机制
- 安全服务：增强，传递安全的服务
X.800定义OSI安全体系结构
RFC4949 定义威胁和攻击
- 威胁：可能造成攻击的潜在攻击
- 攻击：故意避开安全防范进行破坏安全的行为
1.3 安全攻击
被动攻击
本质是监听，获取传输的目标信息，被动攻击有两种形式。
- 消息内容泄露攻击
- 流量分析攻击
主动攻击（则试图改变系统资源或影响系统操作)
）
有四类
- 假冒 ：一个实体假冒成另一个实体
- 重放 ：截取，重传，产生非授权
- 改写信息 : 篡改，延迟，重排等
- 拒绝服务 ：禁止已授权对象或设备
对比
-
被动攻击：不影响系统资源，不影响系统操作
主动攻击：试图改变系统资源或影响系统操作 -
被动攻击：易发现
主动攻击：不易发现
1.4 安全服务（X.800定义）
- 认证（authentication）：确保信息实体是真实的
- 访问控制（access control）：限制控制通过通讯链路访问主机的活动
- 数据机密性（data confidentiality）：防御被动攻击（passive attack），防止流量劫持。
- 数据完整性（data integrity）：确保消息收发是一致的
- 不可抵赖性（nonrepudiation）：防止发送者或接收者否认一个传输消息
- 可用性服务（availability service）：当收到命令，主机可以正常处理服务
第二章 对称加密和信息机密性
2.1 密码分类
按一下三个角度分类
-
明文转换密文的类型
所有算法都基于替换和换位，要求信息不得缺失 -
使用的密钥数
若双方使用同意密钥则为：对称，单钥，私钥或传统加密
若不同，则为非对称，双钥，宫钥加密 -
明文处理方式
分组密码一次处理一个元素
流密码连续地处理输入元素，每次产生一个输出元素
攻击类型
| 攻击类型 | 攻击所需要的信息 |
|---|---|
| 唯密文（Ciphertext only） | 1.加密算法 2.要解密的密文 |
| 已知密文（Known plaintext） | 1.加密算法 2.要解密的密文 3.一个/多个密钥产生的密文 |
| 选择明文（Chosen plaintext） | 1.加密算法 2.要解密的密文 3.某段明文+该段明文的密文 |
| 选择密文（Chosen ciphertext） | 1.加密算法 2.要解密的密文 3.密文+该段密文解密出的明文 |
| 选择文本（Chosen text） | 1.加密算法 2.要解密的密文 3. 密文+该段密文解密出的明文 4.某段明文+该段明文的密文 |
暴力攻击（Brute Force Attack)
破译是很难预估的，若算法无弱点，有x个可能的密钥，则需要x/2次才有可能完全破解。暴力攻击就是穷举所有的可能性。
Feistel密码结构
很多对称加密算法的结构
简而言之：文本一分为二，右端由一个初始的轮函数加密，与左端进行异或，并将结果对换，如此往复，且每次子密钥/轮函数（k/f）都不同，都是基于上一次迭代演算来的。迭代16次。
Felstel设计要素
- 分组大小：分组越细致安全性越高，但是加密解密效率降低，目前都为128bit
- 密钥大小：同上，目前主流也为128bit
- 迭代轮数：轮次多少不能显著提升安全性，因为本质是单局处理，一般16轮。
- 子密钥产生算法：越复杂越难破解
- 轮函数：同上
- 快速软件加密/解密：算法执行速度
- 容易分析：越容易越易破解
2.2 对称加密算法
数据加密标准（DES）
算法描述：明文64bit，密钥长度56bit，16轮迭代，以原始56比特密钥为基础产生16组子密钥。第一次使用第16次的子密钥，最后一次使用第一次的子密钥。
强度：至少目前无公开说明该算法有缺陷。只能通过穷举
2.5 分组密码工作方式(了解)
| 工作模式 | 简略 |
|---|---|
| 电子密码本模式（ECB） | 1.每次加密密钥相同 2.相同明文=相同密文 3. 64bit工作模式易暴露 |
| 密码分组连接模式（CBC） | 1.每次加密密钥相同 2. 从第二次输入开始，输入是当前密文与前一个密文分组的异或 |
| 密码反馈模式（CFB） | 1. 某一初始向量（IV）首先进行加密，然后与明文进行异或，最后继续反馈到加密算法内 2. 不能并行输入 3. 不损失安全性前提下更简单的处理一个块 |
| 计数器模式（CTR） | 1.一个计数器对应一个分组，计数器+密钥进行加密 |
第三章 公钥密码和消息认证
消息认证：防止被动攻击（窃听），主动攻击（伪造数据和业务）的方法。
常规加密的消息认证
- 密钥:使用相同密钥才能加密解密消息
- 序列号：感知是否被篡改
- 时间戳：是否在正确的时间接收消息
非加密消息认证
特点：在内容上附加认证标签。不加密信息
消息认证码（MAC）
内容：将一段加密的消息认证码（MAC），附着到明文上传递给目标，目标有相同密钥可以解密加密的MAC，解密MAC和传递的MAC一样，则说明消息未被篡改，消息来源合法。
3.2 安全散列函数
特性/要求：
- 散列函数适用任意长度的数据
- 散列函数生成的散列值是定长的
- 计算密文是易实现的
- 单向性：不可由密文推演到明文
- 抗第二原像攻击性：对于相同的密文，他们的明文不可一致
- 抗碰撞性：凭计算是不可能计算（或者说很难计算），明文不一致的输入他们的密文相同。
- 预映射阻力：对于给定的输出，应该非常困难（在实际上是不可能）找到一个输入，使得哈希函数的输出等于给定的输出。
- 二次预映射阻力：对于给定的输入，应该非常困难（在实际上是不可能）找到另一个输入，使得两个输入的哈希函数的输出相同。
- 碰撞阻力：应该非常困难（在实际上是不可能）找到两个不同的输入，使得他们的哈希函数的输出相同。
————copilot
满足前五个为弱散列函数，前六个为强散列函数
3.4 公钥密码
组成
- 明文
- 加密/解密算法
- 公钥和私钥
- 密文
思想
假设两个通信方A，B，通信前每人会生成两个密钥，一个为公钥一个为私钥，公钥是公开的。若A向B发送消息，则A需要使用公钥进行加密，发送给B，B再用私钥解密，其他人不可对公钥进行逆向解密，只有公钥发行者才可以通过密钥解密。
3.5 公钥密码算法
RSA （重要）
算法步骤
①选择两个不相等质数p，q
②计算φ(n)=（p-1)(q-1) ; n=pq
③选择一个整数e，满足：1<e<φ(n);e与φ(n)互为质数
④再选择一个d，满足ed≡1(mod φ(N)) （ed/φ(N)=1）
⑤则公钥为（e,n)
⑥私钥为（d，n)
-
加密：给定明文M，计算密文\(C=M^e mod N\)。
-
解密：给定密文C，计算明文\(M=C^d mod N\)。
算法安全
①数学攻击：使用越大位数d的数字，越可以防范数学攻击。
②时间攻击：通过解密的运行时间推断d的长度，可以引入随机延迟
③选择密文攻击：通过选择发送目的性的数据块分析所需的信息，可以引入无意义的文本填充。
Diffie-Hellman密钥交换
目的：安全交换密钥
算法步骤
①甲与乙共享一个大的质数p和一个基g（1<g<p)
②甲选择一个密钥a，计算\(A=g^a mod p\)，发送A给乙
③乙选择一个密钥b，计算\(B=g^bmodp\)，发送B给甲
④甲计算\(s=B^amodp\) 乙计算\(s=A^bmodp\)，他们拥有共同的密钥s。
中间人攻击
假设一个中间人丙可以劫持甲乙之间的通信
则甲乙都是向丙进行通信，而不是甲乙单向通信。
①甲乙分别计算公钥\(Y_A\)\(Y_B\)，甲向乙发送\(Y_A\)
②丙自己单独计算两个公钥\(X_{D1}\)和\(X_{D2}\)。丙劫持\(Y_A\)，并且向乙发送\(X_{D1}\)，计算\(K_2=(Y_A)^{X_{D2}}modq\)
③乙接收\(X_{D1}\)，\(K_1=(Y_{D1})^{X_B}mod q\)，向甲发送\(X_A\)
④丙劫持乙发送的消息，向甲发送\(Y_{D2}\)，计算\(K_1=(Y_B)^{X_{D1}}modq\)
⑤甲接收\(Y_{D2}\)，并且计算\(K_2=(Y_{D2})^{X_A}modq\)
简单的说，就是甲和丙共享\(K_2\)，乙和丙共享\(K_1\)。\(K_2\)是用甲的\(Y_A\)和丙的\(Y_{D2}\)计算得到的，\(K_1\)是由乙的\(Y_B\)和丙的\(Y_{D1}\)计算得到的
预防方法为使用数字签名和公钥证书
其他公钥密码
数字签名标准
由美国国家标准与技术研究所（NIST） 定制的数字签名标准（DSS），后期提出了数字签名算法（DSA）
椭圆曲线密码
对标RSA算法的产物 （ECC）
3.6 数字签名
数字签名算法（DSA）
算法步骤
甲的消息首先经过密码哈希函数加密后，附上甲的私钥输入数字签名产生算法内，生成一个短块，附在消息上，发送给乙。然后乙收到该消息+签名后，把甲的消息放入密码哈希函数内，加上签名和甲的私钥进入数字签名验证算法内。
第四章
4.2 密钥分配
有以下四种密钥分配的选择
- A选定密钥并且通过物理方法给B
- 第三方可以选定密钥并通过物理方法传递给A和B
- 若AB之前使用过一个密钥，那么一方可以通过被旧密钥加密的新密钥传递给另一方
- 如果AB各自有一条到达第三方C的加密链路，那么C可以在加密链路上传递A和B
基于第四种思想的是密钥分发中心（Key Distribution Center KDC），KDC决定哪些系统之间允许通信，两个系统被允许建立连接时，KDC为这条链路提供一次性密钥。
Kerberos 4
关键词
| 简写 | 意义 |
|---|---|
| C | 客户端 |
| AS | 认证服务器 |
| V | 服务器 |
| \(ID_C\) | 客户端上用户的身份标识 |
| \(ID_V\) | 服务器上的身份标识 |
| \(P_C\) | 客户端上用户的口令 |
| \(AD_C\) | 客户端的网络地址 |
| \(K_V\) | 认证服务器和登录服务器的共享密钥 |
