信息安全防御——密码技术和访问控制技术

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智能卡: PKI体系的重要组成部分
使用者的公开密钥 需要公布,例如在国 际互联网上公布
公开密钥
为什么智能卡如此重要： 智能卡是存放用户私有密钥的
安全载体、智能卡是一种物理 安全载体，每个合法用户都必 须持有智能卡内验证数字签名
私有密钥
C7D08FF
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密钥产生
密钥生命周期
证书签发
密钥使用 密钥更新
• 基本作用：
是对需要访问系统及其数据的主体进行鉴别，并 验证其合法身份；也是进行记账、审计等的前提。
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自主访问控制
特点：
系统通过比较主体的安全令牌（访问权限）和资源的访问控 制表来决定。
缺点：
信息在移动过程中其访问权限关系会被改变。如用户A 可将其对目标O的访问权限传递给用户B,从而使不具备对O访 问权限的B可访问O。
问题：“共享密钥分发”过程实现很困难 –要求双方事先采用某种信任手段交换密钥，但这种方
式费时且不宜扩展。 –如果双方事先没有建立关系，则很难进行安全通信。 –每两个实体之间均需维持一个共享密钥，难以适应大
量实体之间的安全通信需要。
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公钥密码体制的优势
1976年，Whitfield Diffie和Martin Hellman提出了公 开密钥理论，从根本上解决了上述问题，奠定了PKI体系 的基础。
• B系统把 ticket送到认 证系统
认证系统对 ticket进行校验
• 通过则可直 接访问B系统
用户访问C、D、 E系统
• 同理
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SSO需要实现的功能
统一认证系统
• 所有应用系 统共享一个 身份认证系 统
识别ticket
• 所有应用系 统能够识别 和提取ticket 信息
识别登录用户
• 应用系统能 够识别已经 登录过的用 户，能自动 判断当前用 户是否登录 过，从而完 成单点登录 的功能。
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访问控制与身份认证
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身份鉴别应用
定义
–鉴别就是确认实体是它所声明的，是最重要 的安全服务之一。
鉴别目的
–使别的成员（验证者）获得对声称者所声称 的事实的信任。
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鉴别的分类
实体鉴别（身份鉴别）
–定义：某一实体确信与之打交道的实体正是所需要的实体。 –特点：只是简单地鉴别实体本身的身份，不会和实体想要
–教育、培训、严格组织管理办法、执行手续、实行密码机制
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一次性口令机制/动态口令
一次性口令（OTP：One Time Password）
–在登录过程中加入不确定因素，使每次登录过 程中传送 的信息都不相同，以提高登录过程安 全性。两种形式：同步和异步
例如
–登录密码=MD5(用户名＋密码 ＋时间），系统 接收到登录口令后做一个验算即可验证用户的 合法性。
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生物标识技术
生物标识技术是一种个人标识技术，它 通过每个人所具有的唯一特征进行标识。 这是准确标识的最有效且最准确的技术之 一。常见的生物特征：
–指纹 –视网膜 –虹膜 优点：生物密钥无法复制，失窃或被遗忘
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口令机制
• 口令系统有许多脆弱点：
–外部泄露口令、猜测线路窃听危、验证者重放
• 措施
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Kerberos系统-为分布式计算 环境提供一种对用户双方进行 验证的认证方法
用户输入口令 以解密得到服 务申请凭证和 与TGS的会话密
钥
Client
Kerberos认证机制
AS
用户信息
TGS
Kerberos服务器
鉴定用户身份， 如有效生成服 务许可凭证和
client与 server的会话
密钥
基本特点：系统中有两个密钥：公钥和私钥。通信双方 利用这一对密钥来协商一个共享密钥，从而进行安全通信。
不仅可以用来加密，而且可以进行数字签名。
双方不需要一个单独的信任通道就可以进行安全通信。 从根本上解决了“共享密钥分发”问题。
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公钥密码体制的局限
公钥密码体制的出现虽然解决了对称密钥的分配 问题，但又产生了“公钥如何信任地在大范围内传 播的问题”。 –问题本身不在于技术 –在于在Internet中很难统一管理“信任”这一
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SSO体系中的角色
SSO 认证 中心 一个
Web 多个
User 多个
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SSO单点登录的好处
减少用户在不同系统中登录耗费的时间，减 少用户登录出错的可能性
实现安全的同时避免了处理和保存多套系统 用户的认证信息
减少了系统管理员增加、删除用户和修改用 户权限的时间
增加了安全性：系统管理员有了更好的方法 管理用户，包括可以通过直接禁止和删除用 户来取消该用户对所有系统资源的访问权限
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同步动态口令
同步口令装置和认证服务器同步地使用时间或事 件作为认证过程的内部标志。基本原理：
对于基于时间的动态口令，口令装置和认证服务器必须就具有准 确的相同时间。口令装置的时间值经密钥加密成口令字之后提交给用 户，用户输入其用户名和该口令字到计算机中，然后计算机提交给进 行认证服务的服务器。认证服务器对该口令字进行解密然后和期望的 口令字进行比较，如果两者相符，那么用户就可以使用计算机和资源。
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访问控制
访问控制中三个元素：
–访问的发起者称为主体，通常为进程，程序或用户。 –包括各种资源称为客体，如文件，设备，信号量等。 –保护规则，它定义了主体与客体可能的相互作用途径。
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访问控制
• 访问控制目的：
是为了限制访问主体（用户、进程、服务等） 对访问客体（文件、系统等）的访问权限，从而使 计算机系统在合法范围内使用；决定用户能做什么， 也决定代表一定用户利益的程序能做什么。
•数字身份证书（PKC，以下简称公钥证书）就相当于护照。
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PKI的由来
信任管理 从根本上讲，PKI是表示和管理信任关系的 工具;
数字化、电子化社会的基础之一 在数字化社会中，实体间建立信任关系的关 键是能彼此确定对方的身份；
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传统加密方法应用中的问题
两个实体在进行安全通信时，加密和解密均采用同一个 共享密钥。
公钥基础设施
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公钥基础设施（Cont.）
构建实施一个PKI系统主要包括的内容 – 认证机构CA (Certificate Authority) • 证书的签发机构，是PKI的核心，是PKI应用中权威的、可信的、 公正的第三方机构。 – 注册机构RA (Registration Authority) • 数字证书注册审批机构，是CA的证书发放、管理的延伸。 – 证书库 • 证书的集中存放地，提供公众查询。 – 密钥备份及恢复系统 • 对用户的解密密钥进行备份，当丢失时进行恢复，而签名密钥不 能备份和恢复。 – 证书撤销处理系统 • 证书由于某种原因需要作废，中止使用，将通过证书撤销列表来 实现。 – PKI应用接口系统 • 为各种各样的应用提供安全、一致、可信的方式与PKI交互，确保 所建立起来的网络环境安全可靠，并降低管理成本。
•按照X.509标准中定义，“PKI是一个包括硬件、软件、人 员、策略和规程的集合，用来实现基于公钥密码体制的密 钥和证书的产生、管理、存储、分发和撤销等功能。”
•CA可以看成是一个国家的护照签发中心。护照是由权威中 心（护照签发中心）颁发的一种安全文件，它是护照持有 者的一种纸质身份证明，任何信任该国护照签发中心的其 他国家也会信任该国护照签发中心所签发的护照。
另外某些CA可以利用最新的在线证书状态协议 (OCSP)，验证证书的状态。
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证书撤消列表的格式
发放者名称
CRL发放的时间日期 证书序列号
撤销的时间和日期
证书序列号 撤销的时间和日期
· · ·
证书序列号 撤销的时间和日期
证书权威机构的签名
证书机构 的私钥
生成 签名
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基本信任模式
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PKI功能结构
进行何种活动相联系。
数据原发鉴别
–定义：鉴定某个指定的数据是否来源于某个特定的实体。 –特点：不是孤立地鉴别一个实体，也不是为了允许实体执
行下一步的操作而鉴别它的身份，而是为了确定被鉴别的 实体与一些特定数据项有着静态的不可分割的联系。
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数据原发鉴别方法
加密
–给数据项附加一个鉴别项，然后加密该 结果
通过采用PKI体系管理密钥和证书，将公钥密码和对 称密码结合起来，可以建立一个安全的信息环境，并成 功地为安全相关的活动（电子商务、电子政务、电子事 务等）实现四个主要安全功能：
–信息私密性 –交易双方身份的确认 –数据完整性（不可篡改性 ） –不可否认性（不可抵赖性 ）
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证书撤消列表
证书撤消列表：在某些情况下如证书持有者脱 离组织或私钥泄露，必须撤消原来的证书，在 X.509中定义了一种称为证书撤消列表的机制。
错综复杂的特性。 –例如：用户A从用户B获得一个用B的私钥签名的
文档，然后A用用户B的公钥验证签名，问题的关 键之处在于：
• 用户A如何确认用户B的公钥？会不会有人冒充用户B 呢？
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巧妙的途径－数字证书机制
数字证书的出现解决了公钥安全可信地传播问题。简单地 讲，证书就是一个由可信第三方（证书发放机构如CA）对 证书主体（Subject）进行数字签名的结构化文档。证书 中包含了证书主体的公钥信息。
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