安全协议理论与方法13744PPT课件
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网络安全协议理论与技术ppt
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网络的分类
一种分类法：
◦ 信息(message)：文字、数值、图形、声音、图像等 ◦ 发送设备：又称“主机”(host)——各种信息处理设备
(计算机等) ◦ 接收设备：同上 ◦ 通信设备：负责主机间的通信控制和通信处理 ◦ 传输媒介：各种电缆、光缆、无线电波等 ◦ 通信协议：通信规则(无协议的两台设备可以连接但无法
自上世纪80年代末以来，网络技术进入新的发展阶 段：
modem综合业务数据网络(ISDN) DDNInternet光纤通信网络多媒体网络 人工智能网络。
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应用发展
资源共享 信息传输与集中处理 均衡负荷与分布处理 综合信息服务
计算机信息系统发展：单机局域网广域网
提供服务：远程登录、电子邮件、数据交换、联机 会议
根据美国FBI的调查，美国每年因为网络安全造成的经济 损失超过1,70亿美元。75%的公司报告财政损失是由于计 算机系统的安全问题造成的。超过50%的安全威胁来自内 部；只有17%的公司愿意报告黑客入侵，其他的由于担心 负面影响而未声张。59%的损失可以定量估算。平均每个 组织损失USD$402,000。
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按网络的规模和地理位置，网络可分为：
局域网(Local Area Network，LAN)
介于局域网和广域网之间的网络(又称“区域网”)
企业内部网(Intranet) 园区网/校园网(Campus networks) 城域网(Metropolitan Area Network，MAN)
广域网(Wide Area Network，WAN)
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按照拓扑结构，网络可以分为：总线型、星型、环 形
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按传输介质，网络可以分为：
网络协议与安全讲义(PPT 38张)
端口分类和常见端口 FTP:21 20 SSH:22 Telnet:23 SMTP:25 POP3:110 HTTP:80 HTTPS:443 DNS:53 NETBIOS name service:137,138,139 SNMP:161 SOCKS:1080
网络状态的查看：netstat
C:\Documents and Settings\Administrator>netstat -a Active Connections Proto Local Address Foreign Address State TCP WStation:epmap WStation:0 LISTENING TCP WStation:microsoft-ds WStation:0 LISTENING TCP WStation:netbios-ssn WStation:0 LISTENING TCP WStation:1055 183.61.23.250:http CLOSE_WAIT TCP WStation:1082 183.61.32.183:http ESTABLISHED TCP WStation:1084 119.146.200.17:http ESTABLISHED TCP WStation:1085 119.146.200.17:http ESTABLISHED TCP WStation:1099 119.147.32.147:https TIME_WAIT TCP WStation:1100 119.147.32.147:https ESTABLISHED TCP WStation:netbios-ssn WStation:0 LISTENING UDP WStation:microsoft-ds *:* UDP WStation:ntp *:* UDP WStation:netbios-ns *:* UDP WStation:netbios-dgm *:*
安全协议理论与方法
安全协议理论与方法一、引言随着互联网和信息技术的快速发展，安全协议的研究和应用变得越来越重要。
安全协议是一种用于保护通信双方信息安全的协议，涉及到加密、认证、密钥管理等关键技术。
本文将介绍安全协议的理论基础和常用方法，以及未来发展趋势。
二、安全协议的基本概念1. 安全协议的定义：安全协议是指在通信过程中使用的协议，能够确保通信双方之间的信息保密性、完整性和可靠性，防止攻击者对通信数据进行窃听、篡改和伪造。
2. 安全协议的目标：- 保密性：确保敏感信息在传输过程中不被未经授权的第三方获取。
- 完整性：确保通信数据在传输过程中不被篡改或修改。
- 可靠性：确保通信过程中的消息能够被正确地传送到目标地址，防止消息的丢失或重放攻击。
- 认证：确保通信双方的身份得到正确验证，防止伪造身份的攻击。
三、安全协议的主要方法1. 加密算法：- 对称加密算法：使用相同的密钥进行加密和解密，如DES、AES 等。
- 非对称加密算法：使用公钥进行加密，私钥进行解密，如RSA、ECC等。
- 散列算法：将任意长度的输入消息转换为固定长度的输出，如MD5、SHA-256等。
2. 认证协议：- 密码协议：基于密码学方法验证通信双方的身份，如基于口令的认证协议。
- 数字签名协议：使用非对称加密算法和散列算法来生成和验证数字签名，确保消息的完整性和真实性。
- Kerberos协议：基于密钥分发中心的认证协议，用于实现全局的身份认证。
3. 密钥管理协议：- 密钥交换协议：用于在通信双方之间安全地交换密钥，如Diffie-Hellman密钥交换协议。
- 密钥协商协议：用于双方共同协商和生成会话密钥，如IKE协议。
- 密钥分发协议：用于将密钥安全地分发给通信双方，如公钥分发协议。
四、安全协议的发展趋势1. 强化安全性：- 引入更强的加密算法和散列算法，抵抗更强大的攻击。
- 加强身份认证和访问控制，防止恶意用户的入侵。
- 增加防篡改技术，确保数据的完整性和真实性。
安全协议理论与方法
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CSP方法
8. 迹与精炼
进程P的迹(trace)是一个事件序列。定义trace(P)为进 程P能够执行的外部环境可见的所有迹的集合。
trace(Stop)={} P3=in?x:Tout.xP3
trace(P3)={<>,<in.x>,<in.x,out.x>,<in.x,out.x,in.x>…}
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FDR工具例
第1行：从外部接收属于集合L或{off}的一个事件， 然后进入进程CM1’(s,x)。 第2行：表明如果接收的是off,就进入停机状态。 第3行：如果不是off,则输出crypt(s,x),然后进入 新状态。 注解：x∈L,crypt(s,x):机器在状态为s且输入为x 时的输出,newstate(s,x)是新状态。
当进程Q的迹为进程P的迹的子集时,称进程Q的迹“精炼”进 程P的迹，记为PΓTQ, 也即trace(Q)⊆trace(P),通过检验SpecΓTP， 检验一个进程是否能执行该进程规范Spec未定义的事件。
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CSP方法
9. FDR工具 用来分析用CSP描述的并行交互系统。
输入：规范：一个抽象的系统，具有一定的性质。 实现：较具体的系统，常希望其具备某种性质。 FDR： 检查实现是否精炼了规范。
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攻击结构性方法---简介
■主体数目的有限性: 通常分析有限个主体实 例，若未发现错误，只能说明在某个主体 数目以下未发现错误。 ■无法解决状态空间爆炸问题：当协议只有 三五条且主体数目只有四五个时，效率较 高，当超过时会出现内存和时间等问题。 ■无法揭示安全协议的内部机理：只能发现 攻击和缺陷，不能解释为什么导致缺陷。
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CSP方法
安全协议理论与方法ppt课件
多重会话攻击分列表示
1) A Z(B): A, Na
2)
1’)Z(B) A: B, Na
3) K’ab)
2’)A Z(B): E(Kab: Na’,
4) 2)Z(B) A:E(Kab:Na’,K’ab)
5) 3)A Z(B):A,E(K’ab: Na’)
6)
3’) Z(B) A: A, E(K’ab:Na’)
■问题：系统开销添加.
对策---时戳机制
■音讯的新旧是由音讯上盖的时戳决议的，只需当音 讯上的时戳与当前本地时间的差值在一定范围内， 接纳方才接纳这个音讯。
■问题： 需求全局时钟，但仍难以同步。
1)假设验证者弄错了当前的时间，那么旧音讯就能 被很容易地重放。
2)假设合法声称者弄错当前时间,有能够被利用在合 理的时间点接纳验证者重放产生的认证恳求。
无可信第三方参与的对称密钥协议
■ISO one-pass 一方对称密钥认证协议
1) A B: Text2, E(Kab: [Ta | Na], B, Text1)
■ISO two-pass 一方对称密钥认证协议 1) B A: Rb, Text1 2) A B: Text3, E(Kab:Rb, B, Text2)
重放替代，并且A不能觉察。
RFC协议的修正
■ 将前述协议的2)3)4)修正为： A B: A, Na B A: E(Kab: Na’, K’ab) A B: A, E(K’ab: Na’) B A: Nb ■问题:仍有缺陷，由于存在多重会话攻击。
多重会话攻击
1) A Z(B): A, Na
2) 1’) 接)
• ■ <序列号>发送者标识 接纳者标识：音 讯
•
《网络安全协议基础》课件
概述
工作原理
应用场景
安全性分析
SSH协议是一种网络协议，用于安全地远程登录和管理远程服务器。它提供了加密的通信通道，确保用户身份验证和数据传输的安全性。
SSH协议使用公钥加密算法和密钥交换机制来建立安全的通信通道。它支持多种认证方式，如密码认证、公钥认证等，并提供数据加密和完整性保护功能。
SSH协议广泛应用于远程登录和管理服务器、配置网络设备等场景，提供安全的远程访问和管理能力。
Kerberos协议通过使用对称加密算法和密钥交换机制，确保用户身份的真实性和通信的安全性。
Kerberos协议还支持单点登录和多因素认证的特点，以提高身份认证的安全性。
Kerberos协议是一种基于对称加密算法的身份认证协议，通过密钥管理实现用户之间的安全通信。
02
03
04
网络安全协议的应用场景
IPsec协议通过使用加密算法和安全关联(SA)来提供安全服务。它支持多种加密算法，如AES、DES等，并使用数字签名和哈希函数来验证数据的完整性和来源。
IPsec协议广泛应用于虚拟专用网络(VPN)、远程访问、企业网等场景，为IP数据包提供端到端的安全保护。
IPsec协议具有较高的安全性，但配置和管理相对复杂，需要仔细考虑密钥管理和安全策略等方面的问题。
《网络安全协议基础》ppt课件
目录
网络安全协议概述常见的网络安全协议网络安全协议的工作原理网络安全协议的应用场景网络安全协议的未来发展与挑战
网络安全协议概述
网络安全协议
网络安全协议是指在计算机网络通信中，用于实现安全防护和数据传输的协议。它是一系列规则和标准的集合，用于保护网络通信中的数据不被非法获取、篡改或泄露。
02
01
单点登录
工作原理
应用场景
安全性分析
SSH协议是一种网络协议，用于安全地远程登录和管理远程服务器。它提供了加密的通信通道，确保用户身份验证和数据传输的安全性。
SSH协议使用公钥加密算法和密钥交换机制来建立安全的通信通道。它支持多种认证方式，如密码认证、公钥认证等，并提供数据加密和完整性保护功能。
SSH协议广泛应用于远程登录和管理服务器、配置网络设备等场景，提供安全的远程访问和管理能力。
Kerberos协议通过使用对称加密算法和密钥交换机制，确保用户身份的真实性和通信的安全性。
Kerberos协议还支持单点登录和多因素认证的特点，以提高身份认证的安全性。
Kerberos协议是一种基于对称加密算法的身份认证协议，通过密钥管理实现用户之间的安全通信。
02
03
04
网络安全协议的应用场景
IPsec协议通过使用加密算法和安全关联(SA)来提供安全服务。它支持多种加密算法，如AES、DES等，并使用数字签名和哈希函数来验证数据的完整性和来源。
IPsec协议广泛应用于虚拟专用网络(VPN)、远程访问、企业网等场景，为IP数据包提供端到端的安全保护。
IPsec协议具有较高的安全性，但配置和管理相对复杂，需要仔细考虑密钥管理和安全策略等方面的问题。
《网络安全协议基础》ppt课件
目录
网络安全协议概述常见的网络安全协议网络安全协议的工作原理网络安全协议的应用场景网络安全协议的未来发展与挑战
网络安全协议概述
网络安全协议
网络安全协议是指在计算机网络通信中，用于实现安全防护和数据传输的协议。它是一系列规则和标准的集合，用于保护网络通信中的数据不被非法获取、篡改或泄露。
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01
单点登录
信息安全第13章安全协议共66页PPT资料
安全协议基本概念
安全协议
安全协议是指通过信息的安全交换来实现某种 安全目的所共同约定的逻辑操作规则。
网络安全通信协议
属于安全协议，是指在计算机网络中使用的具 有安全功能的通信协议。
TCP/IP安全分析
由于TCP/IP协议簇在早期设计时是以面向应 用为根本目的的，因此未能充分考虑到安全 性及协议自身的脆弱性、不完备性，导致网 络中存在着许多可能遭受攻击的漏洞。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基本概念和术语
解释域
Domain of Interpretation，DOI 是Internet编号分配机构IANA给出的一个命名空间。为
使用ISAKMP进行安全关联协商的协议统一分配标识符。 共享一个DOI的协议从一个共同的命名空间中选择安全协
议和密码变换、共享密钥以及交换协议标识符等，从而 能使用相同DOI的协议对该DOI下的载荷数据内容做出统 一的解释。
安全关联SA通过一个三元组（安全参数索引SPI、目的IP 地址和安全协议AH或ESP）来唯一标识。
实现IPsec必须维护这两个数据库：
安全策略数据库：对所有出/入业务应采取的安全策略 安全关联数据库：为进入和外出包处理维持一个活动的SA列表
基本概念和术语
隧道
把一个包封装在另一个新包中，整个源数据包作为新包 的有效载荷部分，并在前面添加一个新的IP头。
IPsec（Internet Protocol Security, Internet协 议安全）通过AH（Authentication Header， 验证报头）和ESP（Encapsulating Security Payload，封装安全有效负载）两个安全协议 分别为IP协议提供了基于无连接的数据完整 性和数据保密性。
安全协议理论与方法PPT文档共113页
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
安全协议理论与方法
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
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•密钥分配只包含前3步，后3步起了认证作用
•最后两步保证了B收到的不是一个重放
•对于大规模网络，可以使用层次式的KDC
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密钥的分配技术
➢基于公钥密码体制的对称密钥分配 公钥密码体制未必在通讯中直接使用，但却很合适用于对称
密钥分配 简单的密钥分配
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密钥的分配技术
具有保密和鉴别能力的分配
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密钥的分配技术
安全协议理论与方法
第一章 引论
1.1 密码体制
Key=K
Key=K-1
明
密
文
文
P
C
发送者
明 文 P 接收者
加密
图1.1 加密与解密
解密
• 保密性服务主要用于防止被动攻击，也是实现其他安 全服务的重要基础。
• 密码技术是实现保密性服务的主要手段，因此密码技 术是信息安全核心技术。
• 一个密码体制决定了一对数据变换，分别称为加密变 换和解密变换（也称加密和解密）。密码体制的基本 要素是密码算法和密钥。密码算法是一些公式、法则 或程序；密钥是密码算法中的控制参数。
– 未经授权使用
密钥管理的原则：
– 密钥难于窃取
– 密钥有使用范围和时效
– 密钥的分配和更换过程对用户透明，用户不一定要掌管密钥
密钥管理方法：因所使用的密码体制（对称密码和公钥密码体制）而异。
密钥生命周期：密钥管理是指在一种安全策略指导下密钥的产生、存储、
使用，更新，删除等处理，涵盖了密钥的整个生命周期
设用户I的身份标识为整数IDi, 在RSA体制下，找出整数g为p或q的本
原，计算: SID Sk mord
i
i
将整数组（r,g,Pk,Si)存储在卡中发给用户（其中Si需要保密）
B(或所有的人): D k pA Y D k pA E k sA X
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二基、于公公开钥密密钥的码鉴的别应过程用模式
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二、公钥密码的应用模式
➢鉴别+保密
No Image
A用其私钥加密，得到数字签名，然后，再用B的公钥加
密
KUb提供保密性 KRa提供鉴别
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几种新型的数字签名方案
1.高效可验证的安全数字签名 2.防止适应性攻击的门限签名 3.面向流信息的数字签名 4.不可否认数字签名
这种模式需要每个用户与中心共享一个主密钥
设A要与B建立一个逻辑连接，需要用一个一次性会话密钥来
保护数据传输；A和B各自有一个与中心共享的主密钥：
⑴ A向KDC请求一个与B的会话密钥，为此，A向KDC发送A
和B的标识及临时交互号（nonce), nonce可以是一个时
间戳、计数值或随机数，它每次会话都不同，且对攻击者
知道加密算法,从加密密钥得到解密密钥在计算上是不可行的 两个密钥中任何一个都可以用作加密而另一个用作解密(不是
必须的)：X = DKR(EKU(X)) = EKU(DKR(X)) 密钥分发简单 需要保存的密钥量大大减少，N个用户只需要N对 可满足不相识的人之间保密通信 可以实现数字签名 基于数学函数（数论）而不是基于替换和置换，
Hash函数
• 密码学上的Hash函数定义： 一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息 摘要的函数。 1. 强碰撞自由的Hash函数 2. 弱碰撞自由的Hash函数
最可靠的Hash函数有： --基于分组密码算法的Hash函数. --系列Hash函数,如MD2、MD4和MD5算法. --美国政府的安全Hash标准(SHA-1).
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公钥应用---数字签名
1) 签名者事后不能否认自己的签名。 2) 接收者能验证签名，而任何其他人都不能
伪造签名。 3) 当双方关于签名的真伪发生争执时，第三
方能解决双方之间发生的争执。
➢基于公开密钥的鉴别（数字签名）
用户A把自己的公钥发给B( 如需要，可发 给所有相关的人）
鉴别：
A→B(或所有的人）: YEksAX
3
对称密钥密码体制
➢对称密码技术是最普及的数据加泛。
DES算法的特点是什么？
密钥如何安全传递共享？
密钥
4
公钥密码体制
➢非对称密码体制特点：
加密能力与解密能力是分开的：数据加密和解密使用不同的 密钥，从而构成了不对称体制。加密密钥可以公开，算法也 可以公开，只要求解密密钥保密
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密钥管理内容
密钥生命期： 一个密钥使用太久会 给攻击者增大收集密文 的机会，有助于密码分 析。
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密钥的分配技术
1、对称密码体制的密钥分配（协议）
k 和 k
a
b
N
1
主要解决在不安全的通信信道中传递对称密钥的方法
➢ 密钥分配中心方式（KDC，Key Distributed Center）
这是一种集中式分配体制，如Kerboros协议
⑵ 作保A的为密；响。应，和KkDsC是以给用IBD的kAa加。密的消息发给A，其中 和k s
N1
是给
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密钥的分配技术
N2
⑶ A向B发送
KDC
Ekb ks ，ID BA由此知道通话伙伴A，并知道
这些消息来自
⑷ B发送 的密文给A ⑸ A发送 N 2给B,其中
fN2
是 的一个函数，比如加1 fN2 N 2
Diffie-Hellman密钥交换（离散对数方法 ）
设：用户A和B，共享α和P，α是原本，P是大素数。
Y
i
A、B各有一私有密钥，xA 和xB ，
A、B分别计算YA 和YB ： yA XA modp
A,B交换计算结果
yB XB modp
双方计算出共享的会话密钥为:
A:KABYBXAmopdXAXBmopd B:KABYAXBmopdXAXBmopd
Hash函数 签名者对h(x)签名
不安全信道
Hash函数
签名者验证y是否 为H(x)的签名
不安全信道 使用Hash函数的数字签名方案
密钥管理内容
所有的密码技术都依赖于密钥。所以密钥管理本身是保证安全
性的关键点。
密钥管理的目的：
维持系统中各实体之间的密钥关系，以抗击各种可能的威胁：
– 密钥的泄露
– 秘密密钥或公开密钥的身份真实性丧失
✓ 不能避免中间人攻击 ✓ 用户的密钥可事先公布，以减少一次交换操作。但从安全
考虑，用户的密钥应临时生成。 ✓ 严格讲是一个密钥交换协议，而不是分配协议
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密钥的分配技术
智能卡方式
智能卡将RSA与Diffie-Hellman协议相结合，通过KDC分配可进行
密钥管理，而平时使用密钥时不需要KDC。
– 整个系统有一个通信各方均使用的公开密钥，而对应的秘密密钥保 留在发卡方，用户持有的是该密钥的一个变形。