网络工程概论第5章 网 络 安 全

5.3 认 证 技 术
5.3.1 基于共享密钥的认证
5.3.2
基于公钥算法的认证
5.3.3
数字签名
• 与人们手写签名的作用一样，数字签名系 统向通信双方提供服务，使得A向B发送签 名的消息P，以便实现以下目的。
（1）B可以验证消息P确实来源于A； （2）A以后不能否认发送过P； （3）B不能编造或改变消息P。
• 数字证书中还包括密钥的有效时间、发证 机构的名称、证书的序列号等信息。
• 数字证书的格式遵循ITU-T X.509国际标准。
5.4.2
数字证书的获取
• CA为用户产生的证书，具有以下特性。
（1）只要得到CA的公钥，就能由此 得到CA为用户签署的公钥。 （2）除CA外，其他人不能以不被察 觉的方式修改证书的内容。
（ 1 ） A 从目录中获取由 X1 签署的 X2 的证书 X1《X2》，因为 A知道 X1的公 开密钥，所以能验证X2的证书，并从 中得到X2的公开密钥。 （2）A再从目录中获取由X2签署的B 的证书 X2《B》，并通过 X2 的公开密 钥对此加以验证，然后从中得到 B 的 公开密钥。
5.4.3
1．基于密钥的数字签名
2．基于公钥的数字签名
5.3.4
报文摘要
1．MD5算法
• 思想就是用足够复杂的方法把报文比特充 分“弄乱”，使得每一个输出比特都受到每 一个输入比特的影响。
（1）分组和填充 （2）附加 （3）初始化 （4）处理
2．安全散列算法
• 这种算法接受的输入报文小于264位，产生 160位的报文摘要。 • 该算法设计的目标是使得找出一个能够匹 配给定的散列值的文本实际是不可能计算的。
• CRL必须由该CA签字，然后存放于目录 中以供查询。
• CRL中的数据域包括发行者CA的名称、 建立CRL的日期、计划公布下一CRL的日 期以及每一个被吊销的证书数据域（该证 书的序列号和被吊销的日期）。
5.4.4
密钥管理
• 密钥是加密算法中的可变部分，在采用加 密技术保护的信息系统中，其安全性取决于 对密钥的保护，而不是对算法或硬件的保护。
3．IDEA
• 这种算法使用128位的密钥，把明文分成 64位的块，进行8轮迭代加密。
4．高级加密标准AES
5．流加密算法和RC4
• 所谓流加密就是将数据流与密钥生成的二 进制比特流进行异或运算的加密过程。
① 利用密钥K生成一个密钥流KS（伪随机 序列）； ② 用密钥流KS与明文P进行“异或”运算， 产生密文C。
数字证书的吊销
• 从证书格式上可以看到，每一证书都有一 个有效期，然而有些证书还未到截止日期 就会被发放该证书的CA吊销，这可能是由 于用户的私钥已被泄露，或者该用户不再 由该CA来认证，或者CA为该用户签署证 书的私钥已经泄露。
• 为此，每个CA还必须维护一个证书吊销 列表CRL（Certificate Revocation List）， 其中存放所有未到期而被提前吊销的证书。
5.1.2
网络攻击的类型
（1）被动攻击 （2）主动攻击 （3）物理临近攻击 （4）内部人员攻击 （5）病毒 （6）特洛伊木马
5.1.3
网络安全技术分类
（1）访问控制 （2）数据加密 （3）身份认证 （4）数据完整性认证
（5）数字签名 （6）安全审计 （7）防火墙 （8）内容过滤
5.2 数 据 加 密
5.4 数字证书与密钥管理
5.4.1 X.509数字证书
• 数字证书是各类终端实体和最终用户在网 上进行信息交流及商务活动的身份证明， 在电子交易的各个环节，交易的各方都需 验证对方数字证书的有效性，从而取得互 相信任。
• 数字证书采用公钥体制。每个用户具有一 个仅为本人所知的私钥，用它进行解密和 签名所共享，用于加 密和认证。
对密钥的威胁有： 私钥的泄露； 私钥或公钥的真实性（Authenticity）丧失； 私钥或公钥未经授权使用，例如使用失效的 密钥或违例使用密钥。
• 设用户A从证书发放机构X1处获取了证书， 用户B从X2处获取了证书。 • 如果A不知X2的公钥，他虽然能读取B的 证书，但却无法验证用户B证书中X2的签 名，因此B的证书对A是没有用处的。
• 然而，如果两个证书发放机构X1和X2彼 此间已经安全地交换了公开密钥，则A可 通过以下过程获取B的公开密钥。
5.2.1 经典加密技术
（1）替换加密（substitution） （2）换位加密（transposition） （3）一次性填充(one-time pad)
5.2.2
信息加密原理
• 现代加密技术主要依赖于加密算法和密钥 这两个要素。
• 一般的保密通信模型如图5-2所示。
• 在发送端，把明文P用加密算法E和密钥K 加密，变换成密文C，即 C = E(K, P)
• 在接收端利用解密算法D和密钥K对C解 密得到明文P，即 P = D(K, C)
• 各种加密方法的核心思想都是利用替换和 换位机制把原来表示信息的明文充分弄乱， 使得第三者无法理解。
5.2.3
现代加密技术
1．DES
2．三重DES
• 假设两个密钥分别是K1和K2，其算法的 步骤如下： ① 用密钥K1进行DES加密； ② 用K2对步骤1的结果进行DES解密； ③ 对步骤2的结果使用密钥K1进行DES加密。
C P KS ( K )
• 解密过程则是用密钥流与密文C进行“异 或”运算，产生明文P
P C KS ( K )
6．公钥加密算法
• 设P为明文，C为密文，E为公钥控制的加 密算法， D 为私钥控制的解密算法，这些 参数满足下列3个条件。
（1）D(E(P))=P； （2）不能由E导出D； （3）选择明文攻击不能破解E。 加密时计算C=E(P)，解密时计算 P=D(C)。
第5章 网 络 安 全
5.1 5.2
网络安全的基本概念 数据加密 认证技术 数字证书与密钥管理
5.3
5.4
5.5 5.6 5.7 5.8
虚拟专用网 防 火 墙
病毒防护
可信任系统
5.1 网络安全的基本概念
5.1.1 网络安全威胁
（1）窃听 （2）假冒 （3）重放
（4）流量分析 （5）破坏数据完整性 （6）拒绝服务 （7）资源的非授权访问