第10章 密码学及应用
通过对第十章的自学学习,我学到了:
密码学:包括密码编程学和密码分析学。密码编程学主要研究信息的编码,构建各种安全有效的密码算法和协议,用于消息的加密、认证方面;密码分析学是研究破译密码获取消息,或对消息进行伪造。
密码学的发展史:
第一阶段:从古代到19世纪末,这是密码学发展早期的古典密码阶段。
第二阶段:从20世纪初到1949年,这是近代密码学的发展阶段。
第三阶段:从1949年到1975年,这是现代密码学的早期发展阶段。
第四阶段:自1976年开始一直延续至今。
密码分类:对称密码(也称为传统密码)、公钥密码(也称为非对称密码)和安全哈希算法。
对称密码算法:用于加密和解密的密钥相同,或者相对容易推导,因此也称为单密钥算法。
对称密码算法常分为分组密码算法和流密码算法。
分组密码是将明文消息编码表示后的数字(简称明文数字)序列,划分为长度为N的组(可看成长度为N的矢量),每组分别在密钥的控制下变换成等长的输出数字(简称密文数字)序列。
流密码是指利用少量的密钥(制乱元素)通过某种复杂的运算(密码算法)产生大量的伪随机位流,用于对明文位流的加密。
公钥密码体制:建立在数学函数的基础上,而不是基于替代和置换操作。在公钥密码系统中,加密密钥和解密密钥不同,由加密密钥推导出相应的解密密钥在计算上是不可行的。系统的加密算法和加密密钥可以公开,只有解密密钥保密。
哈希函数:进行消息认证的基本方法,主要用于消息完整性检测和数字签名。
安全保护问题:机密性保护问题,完整性保护问题,可鉴别性保护问题,不可否认性保护问题,授权与访问控制的问题
公钥基础设施:也称为公开密钥基础设施。PKI是一种遵循标准、利用公钥加密技术提供安全基础平台的技术和规范,能够为网络应用提供密码服务的一种基本解决方案。
PKI体系:一般由CA、注册权威机构(RA)、数字证书、证书/CRL库和终端实体等部分组成。
CA:专门负责数字证书的产生、发放和管理。CA是KPI的核心组成部分,PKI体系也往往被称为PKI/CA体系。
CA的主要功能:证书的签发和管理,CRL的签发和管理,RA的设立、审核及管理
RA:也称为证书注册中心,负责数字证书的申请、审核和注册,同时也是CA认证机构的延伸。在逻辑上,RA和CA是一个整体,主要负责所有证书申请者的信息录入、审核等工作,同时对发放的证书进行管理。
RA的主要功能:进行用户身份信息的审核,确保其真实性,管理和维护本区域用户的身份信息。,数字证书的下载,数字证书的发放和管理,登记黑名单。
数字证书:一段经CA签名的、包含拥有者身份信息和公开密钥的数据体,是各实体的身份证明,具有唯一性和权威性。
数字证书主要包括3部分内容:证书体、签名算法以及CA签名数据。
证书体一般包括以下内容:版本号、序列号、签名算法标识、签发者、有效期、主体名、主体的公钥、发行者唯一标识符、主体唯一标识符、扩展域。
证书/CRL库:主要用来发布、存储数字证书和证书撤销列表,供用户查询、获取其他用户的数字证书,为系统中的CRL所用。
终端实体:指拥有公/私钥对和相应公钥证书的最终用户,可以是人、设备、进程等。
严格层次结构模型;一种集中式的信任模型,又称为树模型或层次模型。严格层次结构模型是一棵树,它比较适合具有层次结构的机构。在层次结构模型中,信任建立在严格的层次机制上,优点是其结构与许多组织或单位的结构相似、容易规划,缺点是不同单位的CA必须在一个共同的根CA管理之下,根CA会导致风险集中。
网状信任结构模型:也称为分布式信任模型。
优点:结构灵活、扩展容易,适合动态变化的组织机构,因为单CA安全性的削弱不会影响整个PKI的运行,缺点是证书路径的扩展与层次结构比较复杂,选择证书路径比较困难。
桥信任结构模型:也称为中心辐射式信任模型。任何结构类型的PKI都可以通过桥CA连接在一起,实现互相信任。
PKI的应用与发展
应用:虚拟专用网、安全电子邮件、web安全应用、电子商务/电子政务等领域。
发展:
属性证书
属性证书(AC):特权管理基础设施的重要组成部分。其核心思想是以资源管理为目标,将对资源的访问控制权统一交由资源的所有者来进行访问控制管理。
漫游证书:漫游证书是由第三方软件提供,只需在系统中正确地配置,该软件(或者插件)就可以允许用户访问自己的公/私钥对。
无线PKI:将PKI技术直接应用于无线通信领域存在两个问题:无线终端的资源有限,通信模式不同。
在证书编码方面,WPKI证书降低了存储量,实现机制有两种:一种是重新定义证书格式,减少X.509证书尺寸;另一种是采用ECC算法减少证书的尺寸
虚拟专用网(VPN):通常是指在公共网络中,利用隧道技术,建立一个临时的、安全的网络。
VPN由“虚拟”(virtual)、“专用或私有”(private)以及“网络”(network)组成。
VPN的特点:成本低,安全保障,服务质量保证,可管理性,可扩展性
VPN的工作原理及关键技术:隧道技术,加解密技术,使用者与设备身份认证技术,IPSec技术,安全套接层技术
安全套接层(SSL)技术:安全套接层协议位于TCP/IP与各种应用层协议之间,为数据通信提供安全支持,目前已广泛用于Web浏览器与服务器之间的身份认证和加密数据传输。
SSL协议的优势在于它是与应用层协议独立的,高层的应用层协议能透明地建立于SSL协议之上。
记录协议:SSL记录协议为SSL连接提供机密性和报文完整性服务。
SSL记录协议定义-->SSL记录头格式;SSL记录数据格式。
更改密码说明协议:SSL更改密码说明协议由值为1的单个字节组成,用来指示切换至新协商好的密码算法和密钥,接下来通信双方将使用这些算法和密钥加以保护。
告警协议:告警协议用于指示在什么时候发生了错误,或两个主机之间的会话在什么时候终止,将SSL协议有关的警告传送给对方实体。
握手协议:SSL协议中最复杂的部分。
VPN的典型应用方式
远程访问VPN(Access VPN)
远程访问VPN适用于企业内部人员流动频繁或远程办公环境,出差或在家办公的员工使用Internet服务提供商(ISP)提供的服务就可以和企业的VPN网关建立起私有的隧道连接。
内联网VPN(Intranet VPN)
企业内部异地分支机构的互联,可以采用内联网VPN,它能在两个异地网络的网关之间建立一个加密的VPN隧道,两端的内部网络使用该VPN隧道,像使用本地网络一样通信。
外联网VPN(Extranet VPN)
将客户、供应商、合作伙伴或利益群体连接到企业内部网。它通常使用网关对网关的VPN,在不同企业的内部网络之间建立安全连接,需要配置不同协议和设备
PMI的组成:
属性证书:
PMI使用AC表示权限信息,对权限生命周期的管理是通过管理证书的生命周期实现的。
属性权威机构:
属性权威机构(AA)是PMI的核心服务节点,是对应于具体应用系统的授权管理系统,由各应用部门管理,SOA授予它管理一部分或全部属性的权力。
证书库(AC库):
证书库用于发布PMI用户的AC以及AC撤销列表(ACRL),以供查询。PMI和PKI一起建设时,也可以直接使用PKI的LDAP作为PMI的AC/ACRL库。
PMI和PKI:
区别:
1)PMI主要进行授权管理,证明用户有什么权限、能干什么。
2)PKI主要进行身份鉴别,证明用户身份。
3)两者之间的关系类似于护照和签证,护照是身份证明,可以用来唯一标识个人,同一个护照可以有多个国家的签证,能在指定时间进入相应的国家。
相似:
1)为用户数字证书签名的实体被称为CA,签名AC的实体被称为AA。
2)PKI信任源被称为根CA,PMI的信任源被称为SOA。
3)CA可以有它们信任的次级CA,次级CA可以代理鉴别和认证,SOA可以授权给次级AA。
4)如果用户需要废除其签名密钥,则CA将签发CRL.与之类似,如果用户需要废除授权允许(authorization permissions), AA将签发一个AC撒销列表。
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