2通信网安全理论与技术

攻击
使用
服务
机制
1.
认证机制脆弱
2. 缺乏保密性 3. TCP/UDP缺陷 4. 服务漏洞
PEM
MOSS
PGP TCP IPv6
S/MIME SSL
SHTTP SSH TLS WTLS ISAKMP
Kerberos
SNMPv2 UDP
应用层 传输层 网络层
IPSEC
基于TCP/IP协议的网络安全体系结构基础框架
进入80年代后，基于密码技术的发展，计算机安全 开始了商业化的进程 1985年 美国国防部发布的可信计算机系统评估准则 TCSEC,推进了计算机安全的标准化和等级测评
Anderson最早提出了IDS入侵检测系统，提出主机 入侵检测的概念和框架
密码学方面
DES
Diffie Hellman RSA
1. 安全协议：包括认证头（AH）以及封装安全有效
公钥/ 私钥
私钥/ 公钥
密文
加密算法
明文
解密算法
二十世纪80年代中期90年代中期 人们对安全的关注扩展到信息安全的6个基本属性 密码学领域
ECC DSS 密钥托管 盲签名
网络安全迅速发展
NIDS 、分布式IDS
防火墙、VPN
网络协议
IPSEC 、SSL/TSL 安全多方计算等



信息网络安全概念和发展 信息与网络面临的威胁 开放系统互连安全体系结构 安全模型和防御体系

安全体系结构
◦ 威胁、服务和技术/机制


网络安全模型 安全防御体系
信息安全
关注信息本身的安全 与是否有计算机，是否存在网络无关？
计算机的应用和网络的出现，使安全问题更加突出：

信息安全需求在过去的几十年中两个最主要的变化 源于数据处理方式的变化
① ② ③ ④ ⑤

对等实体鉴别
◦ 发生在对等层间，相互或单方身份鉴别 ◦ 通信连接或网络会话远端的一方提交

数据源鉴别
◦ ◦
层间服务，保证数据来自合法实体
身份连同数据项一起发送

保护网络中各系统之间交换的数据，防止被截获 而泄密。 数据本身是信息 数据存在与否、大小、特征的动态变化也是信息 保密=数据保密+业务流保密
访问控制可以防止未经授权的用户非法使用系统 资源。 访问控制是通过对访问者的有关信息进行检查来 限制或禁止访问者使用资源的技术，分为高层访问控 制和低层访问控制。
高层访问控制包括身份检查和权限确认，是通 过对用户口令、用户权限、资源属性的检查和对 比来实现的。
低层访问控制是通过对通信协议中的某些特征 信息的识别、判断，来禁止或允许用户访问的措 施。如在路由器上设置过滤规则进行数据包过滤， 就属于低层访问控制。
安全技术的应用+通信协议的设计
经历了四个阶段 通信安全
古代1960s’
计算机安全
1960s’ 1980s’ 计算机和信息 系统安全
信息安全
1980s’ 1990s’ 网络安全
信息安全保障
1990s’ now
通信的机密性
整体发展与 国家战略
信息隐藏术：藏头诗 ，军令
信息隐写术：头发、隐形墨水、乐谱等
路由控制机制使得可以指定通过网络 发送数据的路径。这样，可以选择那些 可信的网络节点，从而确保数据不会暴 露在安全攻击之下。而且，如果数据进 入某个没有正确安全标志的专用网络时， 网络管理员可以选择拒绝该数据包。
8）公证机制

第三方参与的签名机制。 基于通信双方对第三方的绝对信任。
身份 责任 CA,RA,PKI……




防止未经授权的用户非法使用系统资源。 单个用户或群组管理 系统资源：
◦ 计算资源、通信资源、信息资源

非授权访问：
◦ 未经授权的使用、泄漏、修改、销毁等

授权与权限列表
用来检测和防止威胁并能从攻击中恢复的机制 ① 加密机制 ② 数字签名机制 ③ 访问控制机制 ④ 数据完整性机制 ⑤ 交换鉴别机制 ⑥ 流量填充机制 ⑦ 路由控制机制 ⑧ 公证机制
加密是提供信息保密的核心方法。 可逆：加密算法 对称加密体制（传统、序列） 非对称加密体制（公钥） 不可逆：Hash、MAC 加密是其他机制的基础
数字签名机制主要解决以下安全问题： 1．否认：事后发送者不承认文件是他发送的。 2．伪造：有人自己伪造了一份文件，却声称是 某人发送的。 3．冒充：冒充别人的身份在网上发送文件。 4．篡改：接收者私自篡改文件的内容。 数字签名机制具有可证实性、不可否认性、 不可伪造性和不可重用性。



防止非法实体主动攻击，使收到的信息与发送的 信息一致保原样。 主动攻击：
以某种违反安全策略的方式，改变数据的价值和存在。


又称不可抵赖、禁止否认 发送/接收数据者否认其操作时，提供解决纠 纷的无可辩驳的证据，击碎虚伪的否认。 与其他服务的最基本区别： 它的主要目的是保护用户免遭来自于系统其他 合法用户的威胁，而不是来自于未知攻击者的。
被动攻击
主动攻击
窃听 中断 获取消息内容 流量分析 修改 伪造
破坏可用性
破坏完整性
破坏真实性

伪造（Fabrication）：以完整性作为攻击目标，非授 修改（Modifucation）：以完整性作为攻击目标，非授 截获（Interception）：以保密性作为攻击目标，非 权用户将伪造的数据插入到正常系统中，如在网络上 中断（Interruption）：以可用性作为攻击目标，它 权用户不仅获得对系统资源的访问，而且对文件进行篡改， 授权用户通过某种手段获得对系统资源的访问，如窃 散布一些虚假信息等。 毁坏系统资源，切断通信线路，造成文件系统不可用。 如改变数据文件中的数据或修改网上传输的信息等。 听、非法拷贝等。
1989 Carnegie Mellon大学建立世界第一个计算机应急小 组及协调中心 ——标志着信息安全从被动防护过渡到主动防护
上世纪90年代中期至今 人们更关注信息安全的整体发展
安全建立在过程基础上，包括“预警、保护、检 测、响应、恢复、反击”整个过程
网络信息安全与保密在不同的层次上和对于不 同的对象都有着不同的侧重点和内涵，其本质可以 描述为： 在一定时期内保证数据在网络上传输或存储时不 被非授权用户非法访问，但授权用户却可以访问。
路由 控制
公证
访问控制
机密性 √
√
√ √
完整性
不可否认性
√
√
√
√
√ √



攻击：任何破坏（或试图破坏）单位、员工或客 户拥有的信息系统（或信息资源）的行为。 机制：设计用于检测、防止安全攻击或从安全攻 击中恢复的机制（规程、应用或设备）。 服务：旨在加强单位中数据处理和信息传送的服 务，这些服务将对抗安全攻击，同时会使用一种 或多种安全机制。
◦ 手工---计算机---分布式网络和通信系统

信息安全的提供：
◦ 传统上依靠物理的和管理上的机制
◦ Computer--需要自动工具保护文件和其他存储的数据
◦ Network--需要其他手段保护传输中的数据
信息安全
不仅关注信息本身的安全 如何阻止对信息系统中物理存在的信息的攻击，或在阻止失败后如何检测 这些攻击，并从中恢复信息。 理论上，信息安全是保障信息资源的机密性，完整性，可用性，真实性， 实用性，占有性。 保护在计算机中保存的文件和信息。


物理安全—安全控制—安全服务 技术+管理+法律

ITU-T X.800 OSI安全体系结构
◦ 以系统的方式定义和提供了安全的要求

安全的三个方面
◦ 威胁 ◦ 服务 ◦ 机制
1.
安全威胁:
◦ 危及信息安全的任何行为
所谓的信息安全威胁就是指某个人、物、事件 或概念对信息资源的保密性、完整性、可用性或 合法使用所造成的危险。攻击就是对安全威胁的 具体体现。
网络安全
网络安全是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不受偶然 的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，确保系统能连续可靠正常地运行， 网络服务不中断。 网络安全的目标和本质是信息安全。

Internet的开放与共享
◦ 技术公开 ◦ 可移植性
◦ 兼容性
◦ 互操作性

安全纳入网络需要两种技术的完美结合：源自源◦ 自然威胁 ◦ 人为威胁
无意威胁（偶然） 恶意攻击（故意）：智能、严重、隐蔽、多样
代表性的恶意攻击:信息战
商业战
个人行为
形式：主动和被动
被动：不会导致对系统中所含信息的任何改动，系统的操 作和状态也不会改变，主要威胁保密性。 主动：意在篡改系统中所含信息、或者改变系统的状态和 操作，威胁信息的完整性、可用性和真实性。
◦ 刘建伟,王育民
主要参考资料：
◦ ◦ ◦ ◦ 通信网络安全 计算机安全—原理与实践 《应用密码学》 《密码编码学与网络安全》
◦ 信息与网络安全类网站、报纸、期刊、杂志

平时成绩30%
◦ Paper or Presentation

考试成绩70%
◦ 闭卷 笔试



通信网和信息安全基础知识 安全体系架构 密码学 基本理论 身份鉴别与认证 访问控制 网络安全技术 管理安全（灾备和应急通信，风险评估） 通信网安全技术


数据单元的完整性：加标记（如检验码） 数据序列的完整性：编号、时间标记
交换鉴别机制是通过互相交换信息的方式来确定 彼此的身份。用于交换鉴别的技术有： 鉴别信息：口令 密码技术：签名、握手 生物特征： IC卡、指纹、声音频谱