第2章 信息安全技术基础 -《物联网安全导论》

1. 证书
• 数字证书（Digital ID）又称为数字凭证。数字证书是用电
子手段来证实一个用户的身份和对网络资源访问权限。
• 数字证书就是一个数字文件，通常由四个部分组成：第一是
证书持有人的姓名、地址等关键信息；第二是证书持有人的 公开密钥；第三是证书序号、证书的有效期限；第四是发证 单位的数字签名。
数据完整性的检验，以确认签名的合法性。
2.5 数字签名
发送方A
接收方B
M
h(M )
SKA
比较
PK A
2.5 数字签名
• 数字签名原理：将摘要信息用发送者的私钥加密，与原
文一起传送给接收者。接收者只有用发送的公钥才能解
密被加密的摘要信息，然后用HASH函数对收到的原文产
生一个摘要信息，与解密的摘要信息对比。
2.3 数据加密算法
（2）非对称密钥加密系统
• 非对称密钥加密系统，又称公钥密钥加密。它需要使用
不同的密钥来分别完成加密和解密操作，一个公开发布， 即公开密钥，另一个由用户自己秘密保存，即私用密钥。 • 信息发送者用公开密钥去加密，而信息接收者则用私用 密钥去解密。公钥机制灵活，但加密和解密速度却比对 称密钥加密慢得多。
2.1 数据加密与身份认证
3.零知识证明技术
• 简单口令协议中，当声称者A将他的口令给验证者B后，B
就能假冒A。
• 零知识证明协议在设计时充分考虑秘密泄露问题，在证明 人传送知识证明给他人时允许证明人证明知道一个秘密而 不泄露任何可用信息给验证者。
•零知识证明的常见例子是证明一部分隐藏信息具有一定的结构， 例如，在电子拍卖应用中，不打开密封标书 Ek ( x)和Ek ( y) 而证明 x>y。
• 如果用户想得到一份属于自己的证书，他应先向CA提出
申请。在CA判明申请者的身份后，便为他分配一个公钥，
并且CA将该公钥与申请者的身份信息绑在一起，并为之 签字后，便形成证书发给那个用户（申请者）。
• 如果一个用户想鉴别另一个证书的真伪，他就用CA的公
钥对那个证书上的签字进行验证（如前所述，CA签字实 际上是经过CA私钥加密的信息，签字验证的过程还伴随
• 垃圾搜索：
攻击者通过搜索被攻击者的废弃物，得到与攻击系统
有关的信息，如果用户将口令写在纸上又随便丢弃，则
很容易成为垃圾搜索的攻击对象。
2.2 访问控制和口令
为防止攻击猜中口令。安全口令应具有以下特点： ① 位数 > 6位。 ② 大小写字母混合。如果用一个大写字母，既不要放在开 头，也不要放在结尾。
明 文 输 入 加 密 算 法 ， 如 RSA
解密算法
明文输出
2.3 数据加密算法
6. 公钥数据加密算法应用
• 非对称密钥加密技术采用一对匹配的密钥进行加密、解密， 具有两个密钥，一个是公钥一个是私钥，它们具有这种性 质：每把密钥执行一种对数据的单向处理，每把的功能恰
恰与另一把相反，一把用于加密时，则另一把就用于解密。
使用弱口令、缺省口令和没有口令的账号都应从系统中清
除。
2.2 访问控制和口令
（4）口令攻击
• 网络数据流窃听（Sniffer）：
攻击者通过窃听网络数据，如果口令使用明文传输，则可被非法 截获。
2.2 访问控制和口令
• 认证信息截取/重放（Record/Replay）：
有的系统会将认证信息进行简单加密后进行传输，
2.3 数据加密算法
4. 私钥加密（对称密钥）
2.3 数据加密算法
原理：反复使用替代和置换密码算法 • 替代密码：其原理是用一些符号代替明文的一些符号。
2.3 数据加密算法
• 置换密码：其原理是按照某一规则重新排列信息中的比 特或字符的顺序。
2.3 数据加密算法
• 假定有一个密钥是TYPE的列换位密码，把明文 can you understand 写成一个如下的4×4矩阵： • 按照密钥TYPE所确定的顺序：ynsdnurncodtauea 密钥 顺序 TYPE 3 42 1 c a n y o u u n d e r s t a n d
2.3 数据加密算法
5. 公钥加密（非对称密钥）
• 公开密钥密码体制最主要的特点就是加密和解密使用不 同的密钥，每个用户保存着一对密钥：公开密钥PK和私 有密钥SK，因此，这种体制又称为双钥或非对称密钥码 体制。
2.3 数据加密算法
Bob的 公钥环 Mike Joy Ted Alice Alice的 公 钥 传输密文 Alice的 私 钥
• 用公钥加密的文件只能用私钥解密，而私钥加密的文件只
能用公钥解密。 公共密钥是由其主人加以公开的，而私人
密钥必须保密存放。
2.3 数据加密算法
• 提供了“数字签名”功能，如果要一个用户用自己的私人
密钥对数据进行了处理，别人可以用他提供的公共密钥
对数据加以验证。
2.4 数字证书和电子签证机关CA
攻击者利用与被攻击系统接近的机会，安装监视器或 亲自窥探合法用户输入口令的过程，以得到口令。（安 装摄像头、屏幕记录软件、键盘记录器等）
2.2 访问控制和口令
• 社交工程：
社会工程就是指采用非隐蔽方法盗用口令等，比如冒 充是领导骗取管理员信任得到口令等。冒充合法用户发 送邮件或打电话给管理人员，以骗取用户口令等。
第2章 信息安全技术基础
学习内容
1
数据加密与身份认证 访问控制与口令
4
2 3
4 5 4
数据加密算法
数字证书与电子签证机关
数字签名
2.1 数据加密与身份认证
1. 数据加密
• 数据加密是计算机系统对信息进行保护的一种最可靠的 办法。它利用密码技术对信息进行变换，实现信息隐蔽， 从而保护信息的安全。
• 考虑到用户可能试图旁路系统的情况，如物理地取走数
据库，在通信线路上窃听。对这样的威胁最有效的解决 方法就是数据加密，即以加密格式存储和传输敏感数据。
2.1 数据加密与身份认证
2.1 数据加密与身份认证
2. 身份认证
• 又称为身份验证，是指通过一定的手段，完成对用户身
份的确认。身份验证的目的是确认当前所声称为某种身 份的用户，确实是所声称的用户。 • 身份验证的方法有很多，基本上可分为：基于共享密钥 的身份验证、基于生物学特征的身份验证和基于公开密 钥加密算法的身份验证。不同的身份验证方法，安全性 也各有高低。
作系统类型的访问，即使是创建者用户，在创建一个对
象后，也可能无权访问该对象。
2.2 访问控制和口令
3. 口令
• 通过用户ID和口令进行认证是操作系统或应用程序通常采 用的。 • 如果非法用户获得合法用户身份的口令，他就可以自由访 问未授权的系统资源，所以需要防止口令泄露。 • 易被猜中的口令或缺省口令也是一个很严重的问题，但一 个更严重的问题是有的账号根本没有口令。实际上，所有
匙。钥匙是一个用于密码机算法的秘密参数，通常只有通信
者拥有。
2.3 数据加密算法
2. 密钥的定义
• 密钥是一种参数，它是在明文转换为密文或将密文转换
为明文的算法中输入的数据。 • 密钥在英文中解释为key，中文意思偏向于钥匙。
2.3 数据加密算法
3. 密钥密码体系的分类
• 通常大量使用的两种密钥加密技术是：私用密钥（对称 加密）和公共密钥（非对称加密）。 （1）对称密钥加密系统 • 对称密钥加密，又称私钥加密或会话密钥加密算法，即 信息的发送方和接收方用同一个密钥去加密和解密数据。 • 它的最大优势是加/解密速度快，适合于对大数据量进行 加密，但密钥管理困难。
CA（Certificate Authority：证书发行机构），是 采用PKI（Public Key Infrastructure：公开密钥体系） 公开密钥技术，专门提供网络身份认证服务，负责签发
和管理数字证书，且具有权威性和公正性的第三方信任
机构，它的作用就像颁发证件的部门，如护照办理机构。
2.4 数字证书和电子签证机关CA
如果攻击者无法用第一种方式推算出密码，可以使用截 取/重放方式，需要重新编写软件采用挑战-响应、一次 性口令技术等防止截取/重放攻击。
2.2 访问控制和口令
• 字典攻击：
– 大部份的人为了方便记忆选用的密码都与自己周遭的事物有关，
如身份证字号、生日、车牌号码、在办公桌上可以马上看到的标
记或事物、其他有意义的单词或数字，某些攻击者会使用字典中
的单词来尝试用户的密码。
– 大多数系统建议用户在口令中加入特殊字符，以增加口令的安全
性。
2.2 访问控制和口令
• 穷举攻击（Brute Force）：
也称蛮力破解。这是一种特殊的字典攻击，它使用 字符串的全集作为字典。如果用户的密码较短，很容易 被穷举出来，因而很多系统都建议用户使用长口令。
• 窥探：
2.5 数字签名
1. 数字签名技术
• 数字签名（Digital Signature）技术是不对称加密算法 的典型应用。 • 数字签名的应用过程：数据源发送方使用自己的私钥对 数据校验和或其他与数据内容有关的变量进行加密处理， 完成对数据的合法“签名”，数据接收方则利用对方的 公钥来解读收到的“数字签名”，并将解读结果用于对
2.1 数据加密与身份认证
• 交互式零知识证明交互式证明系统应满足的要求： – 完备性：如果P知道某一秘密，V将接受P的证明； – 正确性：如果P能以一定的概率使V相信P的证明，则P 知道相应的秘密。 例：如图，迷宫问题，P向V证明自己能打开C与D之间的 门，但又不愿向V泄露秘密口令 。
A
B
C
D
Байду номын сангаас
2.1 数据加密与身份认证
2.4 数字证书和电子签证机关CA
版本号 证书序列号 算法、参数 发放者名称 起始时间 终止时间 主体名称 算法 参数 公钥 发放者唯一识别符 主体唯一识别符 扩充域 算法 参数 签字