信息安全总复习

信息安全的目标：保密性（C），完整性（I），可用性（A），以及抗否认性，鉴别、审计，可靠性●机密性：保证信息不被非授权访问。

●完整性：保证信息的一致性，记载消息生成、传输、存储和使用过程中不应发生人为或非人为的非授权篡改。

●可用性：保障信息资源随时可提供服务的特性，即授权用户根据需要可以随时访问所需信息。

●抗否认性：保证用户无法在事后否认曾经对信息进行的生成、签发、接收等行为。

可信计算的三个方面：认证，完整性，私密性。

●认证：计算机系统的用户可以确定与他们进行通信的对象身份。

●完整性：用户确保信息能被正确传输。

●私密性：用户相信系统能保证信息的私密性。

信息安全研究的体系：包括基础理论研究、应用技术研究、安全管理研究等。

●基础理论研究：密码理论研究、安全理论研究。

⏹密码理论研究：数据加密算法，信息摘要算法，数字签名算k法，密钥管理算法。

⏹安全理论研究：身份认证技术，授权和访问控制技术，审计追踪，安全协议。

●应用技术研究：安全实现技术、安全平台技术研究。

●安全管理研究：安全策略、安全评测。

OSI安全服务：增强某组织的数据处理系统以及信息交换的安全性的手段。

包括鉴别，访问控制，保密性，完整性，抗否认性。

OSI安全机制：是一种检测、预防、修复安全攻击的机制。

包括加密、数字签名、访问控制、数据完整性、鉴别交换、业务流填充、路由控制、公证。

OSI安全攻击：任何危急一个组织信息安全性的行为。

包括主动攻击，被动攻击●主动攻击：欺骗，重放攻击，篡改信息，拒绝服务。

密码学：密码编码学，密码分析学。

●密码算法分类：●按保密的内容分：受限制的算法，基于密钥的算法。

⏹受限制的算法：保密性基于保持算法的秘密⏹基于密钥的算法：算法的保密性基于对密钥的保密。

包括对称密钥算法，非对称密钥算法（公开密钥算法）。

●按照明文处理的方法：分组加密，流加密Kerckhoff原则：破译者是在已知密码体制的前提下破译密钥的。

●唯密文攻击：破译者具有密文串●已知明文攻击：破译者具有明文串x和对应的密文串y。

4●选择明文攻击：破译者能够访问加密机，并选择明文串x构造对应的密文串y。

●选择密文攻击：破译者可以选择密文串y，并构造出相应的明文x。

密码算法的安全性：无条件安全，计算上安全（代价和时间）。

单字母代换密码：明文的一个字符用相应的一个密文自负代替。

●移位密码：E(p)=p+k mod 26●乘数密码：E(p)=ap mod 26，其中a<26，gcd(a,26)=1●仿射密码：E(p)=ap+k mod 26，其中a<26，gcd(a,26)=1●任意单表代换密码：代换函数是任意可能的函数，C=Z/(26)。

多字母代换密码：加密以多个字母为单位进行。

Hill密码，Playfair密码。

●Hill密码：C=KP，K为密钥矩阵。

●Playfair密码：按照一定原则，根据双字母组合代换明文。

多表代替密码：只映射可能一对多，和字母在明文出现的位置有关。

非周期代替密码，周期代替密码，滚动密码。

●非周期代替密码：代换表无限长。

●周期多表代替密码：代换表个数有限重复使用。

维吉尼亚密码。

●滚动密码：代换表的长度和明文长度相同时的周期代替密码。

置换密码：只改变明文中字母出现的顺序。

●行置换密码：明文排列成列宽为l，行高位r的矩阵后，按列置换，再按列写入。

行置换密钥包含行高、列宽和读出顺序的信息。

分组密码：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，划分成长度为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。

●基本设计方法：混乱与扩散⏹混乱：使得密文的统计特性与密钥的取值之间的关系尽量复杂。

⏹扩散：明文的统计结构被扩散消失到密文的长程统计特性，使得明文和密文之间的统计关系尽量复杂。

●基本设计原则：软件实现要求，硬件实现要求。

⏹软件实现要求：使用子块和简单的运算，便于编成实现。

⏹硬件实现要求：加密解密具有相似性，便于降低成本和电路复用。

●基本结构：Feistel网络结构（DES）和SP网络结构（AES）DES算法：Data Encryption Standard，包括加解密算法，子密钥生成算法。

●加解密算法：● 迭代变换：● 弱密钥：用相同的密钥两次加密后，结果等于明文，存在4个。

● 半弱密钥：两个不同的密钥，他们加密的结果相同，至少有12个。

三重DES ：共有三种模式。

● EEE3：C=E K1(E K2(E K3(P))) ● EDE3：C=E K1(D K2(E K3(P)))● EDE2：C=E K1(D K2(E K1(P)))或者C=E K1(D K1(E K2(P))) 分组密码的工作模式：ECB ，CBC ，CFB ，OFB 。

● ECB 电码本模式：)(i K i P E C =● CBC 密码分组连接模式： I i i K i V C P C E C =⊕=-01),( ● CFB 密码反馈模式：)(),(11--⋅=⊕=i i j i i i i C V S V V E P C ● OFB 输出反馈模式：))((),(11--⋅=⊕=i i j i i i i V E V S V V E P C对分组密码的攻击方式：● 强力攻击：最可靠的攻击方法。

● 差分攻击：通过分析明文对的差值对密文对的差值的影响来恢复某些密钥比特，最有效的攻击方法。

● 线性密码分析：本质上是一种已知明文攻击方法，通过寻找一个给定密码算法的有效的线性近似表达式来破译密码系统。

● 插值攻击方法、密钥相关攻击。

其他加密算法：IDEA 国际数据加密算法，RC5，RC6。

AES 算法：高级加密算法。

● 设计原则：比三重DES 快、至少与三重DES 一样安全、数据分组长度为128比特、密钥长度为128/192/256比特。

S 合的设计原则：非线性度、差分均匀性、严格雪崩准则、可逆性、没有陷门。

P 置换的设计原则：P 置换的目的是提供雪崩效应。

对称密钥算法的不足：密钥管理困难，交换密钥需要更安全的通道，无法实现数字签名。

Fermat 定理：p 为素数，a 为整数且不能被p 整除，则a p-1=1 mod p ● 推论：p 为素数，a<p ，a p = a mod p Euler 定理：若a 与n 互素，则a φ(n)=1 mod n● 推论：若n=pq ，pq 为互不相等的素数，k 为任意整数，则m k (p-1)(q-1)+1 = m mod n公钥算法的基本条件：产生一对公密钥是计算可行的；已知公钥和明文，计算密文是计算可行的；用密钥解密密文是计算可行的；根据公钥推测密钥是计算不可行的；已知公钥和密文推测明文是计算不可行的。

● 公钥密码体制的理论基础：复杂性理论。

陷门单向函数：计算)(x f y k =是简单的；已知y 计算)(1x f x k -=是不可行的；存在k ，使得已知y 计算)(1x f x k -=是简单的。

● 严格单向函数：计算)(x f y =是简单的；已知y 计算)(1x f x -=是不可行的。

Diffie-Hellman 密钥交换协议： ● 协议：双方选择素数p 及原根a用户A 选择随机数Xa<p ，计算Ya=a Xa mod p ，发送给B 用户B 选择随机数Xb<p ，计算Yb=a Xb mod p ，发送给A用户A计算Y=Yb Xa mod p用户B计算Y=Ya Xb mod p共享密钥就是a XaXb●攻击方式：重放攻击、中间人攻击RSA公钥算法：基于大整数分解问题●建立：计算两个不同的大素数p、q，n=pq选择整数1<e<φ(n)，使得gcd(e, φ(n))=1计算d=e-1 mod φ(n)公钥{e,n}，私钥{d,p,q}●加密：C=P e mod n●解密：P=C d mod pq扩展Euclid算法：算法计算gcd(m,b)，如果gcd(m,b)=1，那么算法同时求出b的乘法逆元1)(A1,A2,A3)<-(1,0,m);(B1,B2,B3)<-(0,1,b)2)若B3=0 则返回A3=gcd(m,b);b没有逆元3)若B3=1 则返回gcd(m,b)=B3=1;B2是b在模m下的乘法逆元4)Q=A3/B35)(T1,T2,T3)<-(A1-QB1,A2-QB2,A3-QB3)6)(A1,A2,A3)<-(B1,B2,B3)7)(B1,B2,B3)<-(T1,T2,T3)8)转到2对RSA的攻击：●选择密文攻击：不要用RSA对陌生消息进行签名，签名前先使用散列函数加密●公共模攻击：不要使用相同的模数n●小加密指数攻击：选择大加密指数●小解密指数攻击：选择大解密指数●时间性攻击：使用随机延迟或盲化。

EIGamal密码：基于有限域上的离散对数问题。

●建立：选择大素数p，及其原根g随机选取x计算y=g x公钥为{y,g,p}，私钥为x●加密：a=g k mod p，b=y k M mod p，(a,b)为密文，k为某一随机数，信息用{0,1,…p-1}中的数M表示。

●解密：M=b/a x●要使用不同的k对消息进行加密基于椭圆群上的离散对数问题。

消息鉴别：证实收到的消息来自可信的源点并且未被篡改的过程；鉴别发送者的身份，鉴别信息的完整性。

鉴别系统模型：鉴别函数：鉴别编码器和鉴别译码器的抽象。

●消息加密函数：用完整信息的密文作为鉴别信息。

●信息鉴别码MAC：使用公开函数和密钥生成固定长度的鉴别表示。

●hash函数：公开的函数，将任意消息映射为固定长度的值。

消息加密函数实现消息鉴别：对称密钥、公开密钥●对称密钥：A->B:E K[M]。

提供保密性和鉴别性，不提供签名。

●公开密钥：⏹方式1：A->B:E KUb[M]，只提供保密性。

⏹方式2：A->B:E KRa[M]，提供鉴别和签名。

⏹方式3：A->B:E KUb[E KRa[M]]，提供保密性、鉴别性和签名。

消息鉴别码MAC：源端和目标端共享密钥K，可以鉴别消息的完整性和消息的发送者。

目前最广发使用的是基于DES的CBC模式的MAC算法。

●方式1：A->B:M||C K[M]，只提供鉴别性。

●方式2：A->B:E K2[M||C K1[M]]，提供保密性和鉴别性。

●方式3：A->B:E K2[M||C K1[E K2 [M]]]，提供保密性和鉴别性。

散列函数：输入任意长度的数据，输出为固定长度的消息摘要。

不带密钥的Hash函数产生MDC，带密钥的Hash函数产生MAC●使用方式：⏹方式1：A->B:E K[H(M)]||M，只提供鉴别性。