信息安全 第6章身份认证与数字签名
身份认证和数字签名技术的实现
身份认证和数字签名技术的实现身份认证和数字签名技术是现代信息安全中至关重要的技术，可以用于确保信息的安全性和完整性。
本文将介绍身份认证和数字签名技术的原理和实现。
一、身份认证技术身份认证技术是核实用户身份和权限的一种方法。
常见的身份认证技术包括用户名/密码、指纹识别、虹膜识别、声音识别等。
其中，用户名/密码是最常用的一种身份认证技术。
1.用户名/密码用户名/密码是一种基础的身份认证技术。
用户需要输入用户名和密码才能登录系统。
系统会根据用户输入的用户名和密码来核实用户身份。
如果用户输入的用户名和密码与系统存储的一致，就可以登录系统。
用户名/密码身份认证技术的优点是简单易用，缺点是安全性相对较低。
因为用户很容易忘记密码，在输入密码时也很容易被攻击者盗取。
2.指纹识别指纹识别是一种生物特征识别技术。
系统会通过扫描用户手指上的指纹来进行身份认证。
从生物特征的角度来看，指纹是一种唯一的特征，因此指纹识别技术的安全性相对较高。
指纹识别技术在金融、政府等领域得到广泛应用。
指纹识别技术的优点是安全性高，缺点是成本相对较高。
因为需要购买指纹识别设备，并且需要不断更新设备以提高识别精度。
3.虹膜识别虹膜识别是一种更高级别的生物特征识别技术。
虹膜是人眼的一部分，具有与生俱来、独一无二的特征。
虹膜识别技术通过扫描用户眼睛中的虹膜来进行身份认证。
虹膜识别技术的优点是识别精度高，安全性更高，缺点是成本高，需要较专业的设备。
4.声音识别声音识别是一种新兴的生物特征识别技术。
用户用自己的声音进行身份认证。
声音识别技术的优点是无需专门设备，使用方便。
但是其安全性还有待提高。
二、数字签名技术数字签名技术是一种确保数字文档的完整性、真实性和不可抵赖性的技术。
所谓数字签名，就是将原始文档经过加密算法处理，得到一段特殊的字符串，叫做签名。
数字签名技术的核心是公钥加密技术和哈希算法。
1.公钥加密技术公钥加密技术是一种常见的加密技术。
它使用一对密钥来实现加密和解密。
数字签名技术保证数据的完整性与身份认证
数字签名技术保证数据的完整性与身份认证随着互联网的不断发展，信息传递和数据交换在我们的生活中变得越来越普遍。
然而，与之而来的也是信息安全问题的日益突出。
在信息传递中，我们常常需要保证数据的完整性和身份的认证，以确保信息的真实性和可靠性。
数字签名技术应运而生，它通过使用非对称加密算法，为我们提供了一种解决方案。
数字签名技术是一种基于非对称加密算法的数据保护技术。
在数字签名技术中，数据发送方使用其私钥对数据进行加密，并生成一个数字签名。
而接收方通过使用发送方的公钥对签名进行解密，验证数据的完整性，同时也确认了发送方的身份。
首先，数字签名技术保证了数据的完整性。
在数据传递过程中，数字签名技术使用了哈希函数和非对称加密算法，对数据进行加密和生成签名。
这样，即使数据被中途篡改，接收方也可以通过验证签名的方式判断数据的完整性。
如果签名验证失败，接收方会意识到数据已被篡改，从而保护了数据完整性。
其次，数字签名技术可以实现身份认证。
由于数字签名技术使用了发送方的私钥对数据进行签名，接收方可以使用发送方的公钥对签名进行验证。
这样，接收方可以确认发送方的身份，并确保数据的来源可信。
通过使用数字签名技术，我们可以避免恶意攻击者伪装他人身份或者截获数据进行修改的情况。
另外，数字签名技术在实际应用中还有其他的一些优势。
例如，数字签名技术可以提供不可抵赖性，即发送方无法否认曾经发送过的数据，因为签名是唯一的。
此外，数字签名技术也可以提供不可篡改性，即生成签名的私钥是唯一的，无法更改。
这些优势使得数字签名技术在电子商务、电子合同签署和电子票据等领域得到了广泛应用。
总之，数字签名技术是一种保证数据完整性和身份认证的有效手段。
它通过使用非对称加密算法，为我们提供了一种可靠的解决方案。
在信息传递和数据交换中，我们可以借助数字签名技术来确保数据的可靠性和真实性，同时保护数据的完整性和身份的认证。
数字签名技术的应用将为信息安全提供有力支持，推动数字化时代的发展。
第6章身份认证与数字签名
Instruction
One of the earliest and also one of the most widely used services. Two versions of Kerberos are in common use.
Version 4 implementations still exist. Version 5 corrects some of the security deficiencies of version 4 and has been issued as a proposed Internet Standard (RFC 1510).
Key Points
Kerberos is an authentication service designed for use in a distributed environment. Kerberos makes use of a trusted third-part authentication service that enables clients and servers to establish authenticated communication.
(3) C → TGS: IDC||IDV||Tickettgs
Tickettgs = E(Ktgs, [IDC||ADC||IDtgs||TS1||Lifetime1])
1. 客户端将用户标识,TGS标识一起送往AS,申请得 到票据授权票据ticket-granting ticket. 2. AS用从用户口令推出的密钥Kc(事先已经存储在AS 中)将票据加密,并发送给客户端.由用户在客户端 输入口令,并得到Kc,将收到的消息解密,得到票据 授权票据ticket-granting ticket . The client module in the user workstation saves this ticket-granting ticket. Because only the correct user should know the password, only the correct user can recover the ticket. Thus, we have used the password to obtain credentials from Kerberos without having to transmit the password in plaintext.
第6章--IPv6安全机制
3. SA用到的主要参数
SA用到的主要参数: ⑥隧道目的地； ⑦路径MTU； ⑧AH信息（包括认证算法、密钥、密钥生存期，以及与 AH一起使用的其他参数）； ⑨ESP信息（包括加密和认证算法、密钥、密钥生存期 、初始值，以及与ESP一起使用的其他参数）
6.2.4 IPSec操作模式
传输模式保护IP协议包（分组）的有效荷载（数据 部分）
6.2.1 IPSec协议概述
IPSec提供的安全服务是基于IP层的 IPSec是一种基于一组独立的共享密钥机制, 来 实现认证、完整性验证和加密服务的网络安全 协议
6.2.1 IPSec协议概述
IPSec通过设计安全传输协议身份认证首部（ AH）、封装安全荷载（ESP）, 以及密钥交换 协议（Internet Key Exchange, IKE）来实现网 络安全功能和目标 IPSec提供的网络安全功能
6.6.1 邻居缓存欺骗攻击
6.6.2 邻居不可达检测攻击
但检测主机开始进行邻居不可达检测的时候, 攻击主机可以发送虚假的邻居通告报文, 详细 的邻居通告报文信息
6.6.2 邻居不可达检测攻击
重复地址检测的过程
攻击主机可以通过伪造一个NA告诉受攻击主机申请的IPv6地 址已被占用, 使得受攻击主机不得使用该IPv6地址进行网络通 信, 从而达到欺骗请求主机
6. 过渡机制带来的安全问题 隧道帮助了入侵者避开进入过滤检测 特别是自动隧道机制，容易引入DoS、地址盗用 和服务欺骗
6.2 IPSec协议
6.2.1 IPSec协议概述 6.2.2 IPSec体系结构 6.2.3 IPsec安全关联 6.2.4 IPSec操作模式 6.2.5 IPSec模块对IP分组的处理 6.2.6 IPSec部署 6.2.7 IPSec存在问题分析
06_密码学基础(五)_消息认证和数字签名
密码学基础(五)
内容
消息认证
MAC 散列算法
MD5 SHA/SHA-1
数字签名
问题的提出
通信威胁： 1. 泄露：把消息内容发布给任何人或没有合法密钥的 进程 2. 流量分析：发现团体之间信息流的结构模式。在一 个面向连接的应用中，可以用来确定连接的频率和持 续时间长度 3. 伪造：从一个假冒信息源向网络中插入消息 4. 内容修改：消息内容被插入删除变换修改 5. 顺序修改：插入删除或重组消息序列 6. 时间修改：消息延迟或重放 7. 否认：接受者否认收到消息，发送者否认发送过消 息
认证编码的基本方法
认证编码的基本方法是要在发送的消息中引入多余度 ，使通过信道传送的可能序列集Y大于消息集X。 对于任何选定的编码规则，则(相应于某一特定密钥) ：发方从Y中选出用来代表消息的许用序列，即码字 收方根据编码规则唯一地确定出发方按此规则向他传 来的消息。 窜扰者由于不知道密钥，因而所伪造的假码字多是Y 中的禁用序列，收方将以很高的概率将其检测出来， 而被拒绝认证 系统设计者的任务是构造好的认证码 (Authentication Code),使接收者受骗概率极小化
注：若设E=1- e(-(k(k-1)/(2n)) ,可解出k的关于n、E 的函数，有
若略去-k项，有：k≈(n(ln(1/(1-E))×2)0.5； 若取E=0.5,我们估计：k≈1.17 n0.5 ≈n0.5 说明在集合X中，n0.5个随机元素散列的结果产 生一个碰撞的概率为50%!
MAC算法的要求
条件：
攻击者知道MAC函数但不知道密钥K 已知M和CK(M)，要想构造M使得CK(M)=CK(M)在 计算上不可行 (计算上无碰撞) CK(M)均匀分布：随机选择M和M, Pr[CK(M) = CK(M)]=2-|MAC| f是M的一个变换(例如对某些位取反),那么, Pr[CK(M)= CK(f(M))]=2-|MAC|
数字签名与身份认证考核试卷
1. ×
2. ×
3. ×
4. ×
5. √
6. ×
7. ×
8. ×
9. √
10. √
五、主观题（参考）
1.数字签名通过使用发送方的私钥对文档的哈希值进行加密，接收方使用发送方的公钥解密验证哈希值，确保文档在传输过程中未被篡改，从而保证真实性和完整性。
2.身份认证确保只有合法用户访问系统资源。方法如：密码（易于使用但可能被破解）、生物识别（安全性高但成本高）、智能卡（安全但需要额外硬件）。各自优势和局限性取决于应用场景和需求。
数字签名与身份认证考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.数字签名技术用于保证数据的（）
A.保密性
B.完整性
标准答案
一、单项选择题
1. B
2. D
3. C
4. A
5. B
6. C
7. A
8. C
9. B
10. C
11. A
12. B
13. D
14. A
15. C
16. C
17. C
18. A
19. A
20. D
二、多选题
1. ACD
2. BC
3. AB
4. ABC
5. ABC
6. ABC
7. ABC
8. ABC
9. ABC
10. ABC
11. ABC
12. ABC
13. ABC
14. ABC
身份认证技术_大学计算机基础（第2版）_[共3页]
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137 件是很容易的。
这就使这种签名失去了意义。
其次，文件在签名后也易于修改，并且不会留下任何修改的痕迹。
有几种公开密钥算法都能用作数字签名，这些公开密钥算法的特点是不仅用公开密钥加密的信息可以用私钥解密，而且反过来用私人密钥加密的信息也可以用公开密钥解密。
2. 安全Hash 函数Hash 函数又称哈希函数，主要功能是把任意长度的输入通过散列算法，变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。
或者说就是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。
单向Hash 函数用于产生信息摘要。
信息摘要简要地描述了一份较长的信息或文件，它可以被看做一份长文件的“数字指纹”。
信息摘要用于创建数字签名，对于特定的文件而言，信息摘要是唯一的。
信息摘要可以被公开，它不会透漏相应文件的任何内容。
常用的单向Hash 函数包括MD5和SHA 等。
以MD5为例，每个文件的MD5码就如同每个人的指纹一样，都是不同的。
这样，一旦这个文件在传输过程中其内容被损坏或者修改的话，那么这个文件的MD5码就会发生变化，通过对文件MD5的验证，可以得知获得的文件是否完整。
3. 数字签名协议数字签名基本协议过程如下：（1）Alice 用其私钥对文件加密，从而对文件签名；（2）Alice 将签名后的文件传给Bob ；（3）Bob 用Alice 的公钥解密文件，从而验证签名。
在实际过程中，这种做法的准备效率太低了。
为节省时间，数字签名协议常常与单向哈希函数一起使用。
Alice 并不对整个文件签名，而是只对文件的哈希值签名。
在下面的协议中，单向哈希函数和数字签名算法是事先协商好的，数字签名的原理如图6-5所示，其执行和判断过程分为以下4步。
图6-5 数字签名原理（1）Alice 产生文件的单向哈希值；（2）Alice 用她的私人密钥对哈希加密，以此表示对文件的签名；（3）Alice 将文件和哈希签名送给Bob ；（4）Bob 用Alice 发送的文件产生文件的单向哈希值，同时用Alice 的公钥对签名的哈希解密；如果签名的哈希值与自己产生的哈希值匹配，签名是有效的。
数字签名与认证
数字签名与认证
数字签名和认证是网络安全领域常用的两种技术手段，用于确保数据的完整性、真实性和可信度。
虽然它们在功能上有所不同，但通常一起使用以提高信息的安全性。
1.数字签名：
-数字签名是一种加密技术，用于验证数据的真实性和完整性。
它是通过对数据进行哈希计算，并使用私钥对哈希值进行加密生成数字签名。
接收者可以使用发送者的公钥解密数字签名，并对原始数据进行哈希计算，然后比对两个哈希值来验证数据的完整性和真实性。
-数字签名的主要作用包括：数据认证、身份认证、不可否认和数据完整性保护。
2.数字认证：
-数字认证是一种用于验证用户身份的技术，常用于网络通信和电子商务中。
它通过证书颁发机构（CA）对用户进行身份认证，并为用户颁发数字证书。
数字证书包含用户的公钥和身份信息，并由CA用私钥进行签名，以保证其真实性和可信度。
-数字认证的主要作用包括：身份认证、安全通信和数据加密。
数字签名和数字认证通常一起使用，以确保数据在传输过程中的安全性和可信度。
发送者使用数字签名对数据进行签名，接收者使用数字证书验证签名和发送者的身份，从而确保数据的完整性和真实性，并保护通信的安全性。
数字签名与身份认证
消息摘要
消息摘要由单向散列函数对一个消息作用 而生成。
消息摘要有固定的长度。
不同的消息其摘要不同，相同的消息其摘 要相同，因此摘要成为消息的“指纹”。
基本过程：
Alice对消息摘要签名
文件P
单
向
散 消息
散列签名
列 摘要 DA DA (H(P))
函 H(P)
数
H
文件P
Bob验证签名
EA 消息摘要H(P)
盲签名的过程：
（1）Alice将文件M乘一个随机数得M’，这个随机数通常称 为盲因子，Alice将盲消息M’送给Bob；
（2）Bob在M’上签名后，将其签名Sig（M’）送回Alice；
（3）Alice通过除去盲因子，可从Bob关于M’的签名Sig（ M’）中得到Bob关于原始文件M的签名Sig（M）。
➢利用申请的数字证书在windows live mail中发送 数字签名信件
➢利用他人的数字证书在windows live mail中发 送加密信件
查看数字签名邮件
4.2 身份认证技术
4.2.1 身份认证的概念 4.2.2 身份认证的主要方法 4.2.3 身份认证的协议
➢身份认证概念
身份认证（身份识别）：证实客户的真 实身份与其所声称的身份是否相符的过 程。它是通信和数据系统正确识别通信 用户或终端的个人身份的重要途径。
➢多重签名
多重签名是面对团体而使用的，即一个文 件需要多个人进行签署。
假设A和B都需要对文件进行签名： 一是A和B各对文件副本签名 二是先由A对文件签名，B再对A的签名结果 进行签名
数字时间戳（digital time-stamp）用于证明消息的收 发时间。因此需要一个可信任的第三方－时间戳权威 TSA（time stamp authority），来提供可信赖的且不可 抵赖的时间戳服务。
第7讲 数字签名与身份认证(刘)
基于仲裁的数字签名--对称密钥加密方式(2)
特征：
X 与 Y 之间共享密钥 Kxy 。
签名的构成：IDx 和消息密文的散列码用 Kxa 加密。
签名的验证：A 解密签名，用散列码验证消息。 A 只能验证消息的密文，而不能读取其内容。 A 将来自 X 的所有信息加上时间戳并用 Kay 加密后发送给Y 。
a,b∈GF(p),a和b确定了椭圆曲线；G为循环子群E1 的生成元， n为素数且为生成元G的阶，G和n确定了循环子群E1。 y2=x3+ax+b mod p
利用椭圆曲线密码实现数字签名
d为用户的私钥，公开钥为Q点，Q=dG 。 1、产生签名 选择一个随机数k，k∈{1,2,·,n-1}； · · 计算点R（x R ,y R）=kG，并记 r= x R ； 利用保密的解密钥d计算： s＝(m－dr)k-1 mod n ； 以<r,s>作为消息m的签名，并以<m, r, s>的形式传输或存储。
数字签名算法（ DSA ）
设计基础基于离散对数的计算。
三个p、q、g 作为全局公开的密钥分量：
p是一个素数，其长度在512比特到1024比特之间，可以 对p进行更精确的描述：p是素数，且满足2L-1 ≤ p ≤ 2L（其 中512≤ L ≤1024，且L是64的倍数）； q是一个长度在160为素数，且q是p-1的一个素因子，即 2159 ≤ p ≤ 2160，且(p-1) mod q = 0；
所以U（xU, yU）=(m –dr)-1 k （mG- rQ）
=(m –dr)-1 （mkG- krdG）= (m –dr)-1 (mR- rdR)
第6章 数字签名技术_1
第6章 数字签名技术
(3) 签名验证过程
假设用户B要验证用户A 对消息M的签名，用户计算 M’=SAe mod n ；其中e为签名方A的公钥。 并判断M’与M是否相等。如果相等则相信签名确实为A所产生，否则拒绝确认该 签名消息。 RSA数字签名算法如图6.1所示。
12
第6章 数字签名技术 对于RSA数字签名方案的应用及安全性需要注意以下的几个问题： (1) 上述RSA数字签名算法采用了对整个消息进行签名的方法，由于公开密 钥密码体制一般速度都比较慢，这样当消息比较长时，整个签名与验证过程 都会相当的慢。 (2) RSA数字签名算法的安全性取决于RSA公开密钥密码算法的安全性（ 基于大整数分解的困难性）。 (3) 如果消息M1、M2的签名分别是S1和S2，则任何知道M1，S1，M2，S2的人都 可以伪造对消息M1M2的签名S1S2，这是因为在RSA的数字签名方案中， Sig(M1M2) = Sig(M1)Sig(M2)。
接收方B在收到消息M与数字签名(r，s)后： ① 计算消息M的散列码H(M)； ② 计算yrrs mod p 和 H(M) mod p ；其中y为签名方A的公钥。 若两式相等，即 yrrs＝ H(M) mod p 则确认(r，s)为有效签名，否 则则认为签名是伪造的。 把EIGamal数字签名方案总结如图6.2所示。(见下页) 2. ElGamal数字签名算法安全性 (1) EIGamal数字签名算法是一个非确定性的数字签名算法，对同一个 消息M所产生的签名依赖于随机数k。 (2) 由于用户的签名密钥x是保密的，攻击者要从公开的验证密钥y得到 签名密钥x必须求解有限域上的离散对数问题（x=log，p y）。因此ElGamal 数字签名算法的安全性是基于有限域上计算离散对数的困难性。
信息安全考试重点
第1章信息安全概述1．被动攻击：攻击者在未被授权的情况下，非法获取信息或数据文件，但不对数据信息作任何修改。
被动攻击手段：搭线监听、无线截获、其他截获、流量分析阻止被动攻击：加密对付被动攻击的重点是预防，不是检测被动攻击使得机密信息被泄露，破坏了信息的机密性2．主动攻击：包括对数据流进行篡改或伪造主动攻击四种类型：伪装、重放、消息篡改、拒绝服务伪装、重放、消息篡改，破坏了信息的完整性，拒绝服务，破坏了信息系统的可用性3．信息安全的目标：机密性：Confidentiality，指保证信息不被非授权访问。
完整性：Integrity，指信息在生成、传输、存储和使用过程中不应被第三方篡改。
可用性：Availability，指授权用户可以根据需要随时访问所需信息。
其它信息安全性质：可靠性，不可抵赖性，可审查性，可控性4．信息安全基础研究的主要内容：密码学研究和网络信息安全基础理论研究密码理论是信息安全的基础，信息安全的机密性，完整性和抗否认性都依赖密码算法密码学的主要研究内容是：加密算法（保护信息机密性）消息认证算法（保护信息的完整性）数字签名算法（保护信息的抗否认性）密钥管理5．网络攻击方式：①泄密：将消息透露给未被授权的任何人或程序②传输分析：分析通信双方的通信模式③伪装：欺诈源向网络中插入一条消息④内容修改：对消息内容进行插入、删除、转换或修改⑤顺序修改：对通信双方的消息顺序进行插入、删除或重新排序⑥计时修改：对消息的延时和重放⑦发送方否认：发送方否认发过来某消息⑧接收方否认：接收方否认接收到某消息6．安全理论的主要内容：身份认证、授权和访问控制、安全审计和安全协议7．安全技术：防火墙技术、漏洞扫描和分析、入侵检测、防病毒等8．平台安全：物理安全、网络安全、系统安全、数据安全、用户安全和边界安全物理安全是指保障信息网络物理设备不受物理损害，或是损坏时能及时修复或替换，通常是针对设备的自然损害、人为破坏或灾害损害而提出的网络安全的目标是防止针对网络平台的实现和访问模式的安全威胁9．信息安全管理研究：①安全策略研究，主要内容包括安全风险评估、安全代价评估、安全机制的制定以及安全措施的实施和管理等安全策略是安全系统设计、实施、管理和评估的依据②安全标准研究，主要内容包括安全等级划分、安全技术操作标准、安全体系结构标准、安全产品测评标准和安全工程实施标准等③安全测评研究，主要内容有测评模型、测评方法、测评工具、测评规程等第2章密码学基础1．研究各种加密方案的学科称为密码编码学，加密方案则被称为密码体制或者密码，研究破译密码的学科称为密码分析学数据安全基于密钥而不是算法的保密，也就是说，对于一个密码体制，其算法是可以公开的，但具体对于某次加密过程中所使用的密钥则是保密的2．根据密钥的使用方式分类：对称密码体制（秘密钥密码体制）和非对称密码体制（公钥密码体制）对称密码体制分为两类：序列密码或流密码，分组密码3．攻击密码体制一般有两种方法：密码分析和穷举攻击穷举攻击是指攻击者对一条密文尝试所有可能的密钥，直到把它转化成为可读的有意义明文如果无论有多少可以使用的密文，都不足以唯一地确定在该体制下地密文所对应的明文，则此加密体制是无条件安全的5．加密算法应该至少满足下面的两个条件之一：①破译密码的代价超出密文信息的价值②破译密码的时间超出密文信息的有效期满足上述两个条件之一的密码体制被称为在计算上是安全的第3章对称密码体制1．雪崩效应：明文或密钥的微小改变将对密文产生很大的影响2．弱密钥：DES算法在每次迭代时都有一个子密钥供加密用，如果一个外部密钥所产生的所有子密钥都是一样的，则这个密钥就称为弱密钥。
第6章 (1)身份认证
6.2 身份认证系统与数字签名
2.动态口令认证（ACE）系统 动态口令认证系统也称为一次性口令（One Time Password，OTP）认证系统，在登录过程中 加入不确定因素，使每次登录过程中传送的密码信息 都不相同，从而可以增强认证系统的安全性。动态口 令认证系统的组成包括：
图6-1 认证系统网络结构图
6.1 身份认证技术
【案例5-1】AAA认证系统现阶段应用最广。认证
案例6-2
（Authentication）是验证用户身份与可使用网络服 务的过程；授权（Authorization）是依据认证结果 开放网络服务给用户的过程;审计（Accounting）是 记录用户对各种网络服务的操作及用量，审查并计费 的过程。
6.2 身份认证系统与数字签名
3. 双因素安全令牌及认证系统
双因子安全令牌及认证系统，如图6-5所示。 （1）E-Securer的组成 ①安全身份认证服务器。 ②双因子安全令牌（Secure Key）。 （2）E-Securer的安全性 （3）双因子身份认证系统的技术特点与优势
图6-5 E-Securer安全认证系统
6.1 身份认证技术
表6-1 数字证书的类型与作用 证书名称 证书类型
个人证书 个人证书
主要功能描述
个人网上交易、网上支付、 电子邮件等相关网络作业
单位身份证 用于企事业单位网上交易、 书 网上支付等 单位证书 Email证书 用于企事业单位内安全电子 邮件通信 用于企事业单位内某个部门 的身份认证 用于服务器、安全站点认证 用于个人软件开发者对其软 件的签名
保密技术及管理期末知识点汇总
《保密技术管理》期末考试范围知识点总结第一章绪论一、保密技术概念是指保护秘密信息安全，避免秘密信息失窃和泄漏的所有相关保障性技术。
从广义上讲，指所有避免秘密信息泄漏的技术。
这里所说的秘密信息不单单指国家秘密，还可以指商业秘密、工作秘密，乃至个人隐私。
二、保密技术与信息安全技术关系（1）保密技术与信息安全技术具有一路的核心内容，即确保信息保密性。
（2）保密技术与信息安全技术在安全需求、保护对象和保护品级等方面不尽相同，发展至今成为既彼此关联，又各自独立的两门技术学科。
（3）总之，保密技术与信息安全技术既有一路的基础性技术，也有彼此不能覆盖的技术领域，保密的目标有赖于二者一路的基础支撑和保障作用。
3、保密技术发展历程第一阶段：通信保密发展时期（20世纪40年代-70年代）第二阶段：计算机及网络保密发展时期（20世纪80年代-90年代）第三阶段：信息保障与全方位保障技术阶段（20世纪90年代以后）4、保密技术分类（从信息安全的角度）物理安全保密技术：防窃听、防窃照、防复印、信息清除、涉密物品管控等平台安全保密技术：身份辨别、信息认证、访问控制等数据安全保密技术：加密、容灾恢复、信息隐藏、数据备份等通信安全保密技术：猝发通信、通信干扰等网络安全保密技术：防火墙、入侵检测系统、网络隔离等五、保密技术体系框架（文字描述，不用画图）（1）保密技术可以按照技术对保密的支撑作用和功能特点划分成保密防护技术和保密检查技术两大类，直接表现了保密技术的对抗性特点。
同时组成体系框架图中的最底层。
（2）保密技术可以按照应用对象进一步细分，划分为网络保密技术、通信保密技术、物理安全保密技术、TEMPEST、保密检测技术。
在体系框架图中的组成保密防护技术和保密检查技术的上一层。
（3）网络保密技术和通信保密技术都以密码技术、信息隐藏技术作为基础技术，同时网络保密技术还包括身份认证、访问控制、监控审计、边界防护和主机安全等技术。
通信保密技术可以划分为有线通信保密技术和无线通信保密技术。
网络安全技术与实践第6章 (3)访问控制
6.3 访问控制技术
在Linux系统中，访问控制采用了DAC(自主 访问控制)模式，如下图中所示。高优先级主体可将客体 的访问权限授予其他主体。
案例6-3
Linux系统中的自主访问控制
6.3 访问控制技术
（2）强制访问控制 强制访问控制（MAC）是系统强制主体服从访问控制 策略. 是由系统对用户所创建的对象，按照规则控制用户 权限及操作对象的访问.主要特征是对所有主体及其所控 制的进程、文件、段、设备等客体实施强制访问控制. MAC安全级别常用4级：绝密级、秘密级、机密级和无级 别级,其中T>S>C>U.系统中的主体（用户,进程）和客体 （文件,数据）都分配安全标签,以标识安全等级。
6.4 计算机安全审计
2. 安全审计的类型 从审计级别上可分为3种类型： （1）系统级审计。主要针对系统的登入情况、 用户识别号、登入尝试的日期和具体时间、退出的 日期和时间、所使用的设备、登入后运行程序等事 件信息进行审查。 （2）应用级审计。主要针对的是应用程序的活 动信息。 （3）用户级审计。主要是审计用户的操作活动 信息。
6.3 访问控制技术
3. 综合访问控制策略
（1）入网访问控制 （2）网络的权限控制 从用户角度,网络的权限控制可分为3类： ①特殊用户,指具有系统管理权限的用户。 ②一般用户,系统管理员根据用户的实际需要为这些用户 分配操作权限. ③审计用户,负责网络的安全控制与资源使用情况的审计。 （3）目录级安全控制 （4）属性安全控制 （5）网络服务器安全控制 （6）网络监控和锁定控制 （7）网络端口和结点的安全控制
6.3 访问控制技术
6.3.5 准入控制技术及发展
1. 准入控制技术概述
思科公司和微软的网络准入控制NAP其原理和本质一 致，不仅对用户身份进行认证，还对用户的接入设备进行 安全状态评估（包括防病毒软件、系统补丁等），使每个 接入点AP都具有较高的可信度和健壮性，从而保护网络 基础设施。华为2005年推出端点准入防御产品。
信息网络安全-第6章+消息认证和杂凑函数
网络安全—技术与实践（第2版）
刘建伟 王育民 编著
清华大学出版社
课件制作人声明
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这在计算上是不可行的。
6、抗碰撞Hash函数（CRHF）
定义2：抗碰撞的杂凑函数满足以下条件：
1. 变量x可以是任意长度，而h(x)值具有固定的n bi
ts (如128b...160b)长度。
2. 杂凑函数必须是单向的。 3. 杂凑函数抗碰撞：意味着很“难”找到两个不 同的消息 x 和 y ，杂凑后得到相同的值 h(x)=h(y) 。
发送者发送：m 接收者验证：h(m’)=h(m) ?
MDC数学表示
迭代Hash函数
信息 X 被分为 t 个分组： X1, X2, …, Xt（如必要，需填充补位padding） 计算：H0=IV, Hi=f(Xi, Hi-1), …，h(X)=g(Ht)
h为Hash函数，f为轮函数，g为输出变换
IV（Hash函数的部分）和padding（填充）将对安全 有重要影响。
六. 应用杂凑函数的基本方式
1. 既提供保密性，又提供消息认证
M H
||
E
D
M H(M)
H
比较
k Ek[M||H(M)]
k
六. 应用杂凑函数的基本方式
2. 仅仅提供消息认证
||
M H E
M
D k
H
比较
k
Ek[H(M)]
信息安全概述
第1章信息安全概述1.广义的信息安全是指网络系统的硬件，软件及其系统中的信息受到保护.2.信息安全威胁从总体上可以分为人为因素的威胁和非人为因素的威胁。
人为因素的威胁包括无意识的威胁和有意识的威胁。
非人为因素的威胁包括自然灾害、系统故障和技术缺陷等。
3.信息安全不仅涉及技术问题，而且还涉及法律、政策和管理问题。
信息安全事件与政治、经济、文化、法律和管理紧密相关。
4•网路不安全的根本原因是系统漏洞、协议的开放新和人为因素。
人为因素包括黑客攻击、计算机犯罪和信息安全管理缺失。
5•保密性、完整性、可用性、可控性和不可否认性是从用户的角度提出的最基本的信息服务需求，也称为信息安全的基本特征。
6.怡0基于0$1参考互连模型提出了抽象的网络安全体系结构，定义了五大类安全服务（认证（鉴别））服务、访问控制服务、数据保密性服务、数据完整性服务和抗否认性服务、八大种安全机制（加密机制、数字签名机制、访问控制机制、数据完整性机制、认证机制、业务流填充机制、路由控制机制和公证机制）和完整的安全管理标准。
7.信息安全既涉及高深的理论知识，又涉及工程应用实践。
一个完整的信息安全保障体制系框架由管理体系、组织机构体系和技术体系组成。
技术体系可划分为物理安全、网络安全、信息安全、应用安全和管理安全五个层次，全面揭示了信息安全研究的知识体系和工程实施方案框架。
第2章信息保密技术1.密码学的发展大致经历了手工加密阶段、机械加密阶段和计算机加密阶段。
密码技术是现代信息安全的基础和核心技术，它不仅能够对信息加密，还能完成信息的完整性验证、数字签名和身份认证等功能。
按加密密钥和解密密钥是否相同，密码体制可分为对称密码体制和非对称密码体制。
对称密码体制又可分为序列密码和分组密码。
2•移位密码、仿射密码、维基利亚密码和置换密码等是常用的古典密码案例，虽然在现代科技环境下已经过时，但它们包含的最基本的变换移位和代替在现代分组密码设计中仍然是最基本的变换。
精品文档-密码学基础(范九伦)-第6章
第6章 数字签名
从上面的对比可以看出，数字签名必须能够实现与手书签名 同等的甚至更强的功能。为了达到这个目的，签名者必须向验证 者提供足够多的非保密信息，以便验证者能够确认签名者的数字 签名；但签名者又不能泄露任何用于产生数字签名的机密信息， 以防止他人伪造他的数字签名。因此，签名算法必须能够提供签 名者用于签名的机密信息与验证者用于验证签名 的公开信息，但二者的交叉不能太多，联系也不能太直观，从公 开的验证信息不能轻易地推测出用于产生数字签名的机密信息。 这是对签名算法的基本要求之一。
true
VERvk
(m,
s)
fals
e
s SIGsk (m) s SIGsk (m)
第6章 数字签名
由上面的定义可以看出，数字签名算法与公钥加密算法在某 些方面具有类似的性质，甚至在某些具体的签名体制中，二者的 联系十分紧密，但是从根本上来讲，它们之间还是有本质的不同。 比如对消息的加解密一般是一次性的，只要在消息解密之前是安 全的就行了；而被签名的消息可能是一个具体法定效用的文件， 如合同等，很可能在消息被签名多年以后才需要验证它的数字签 名，而且可能需要多次重复验证此签名。因此，签名的安全性和 防伪造的要求应更高一些，而且要求签名验证速度比签名生成速 度还要快一些，特别是联机的在线实时验证。
第6章 数字签名
在人们的日常生活中，为了表达事件的真实性并使文件核 准、生效，常常需要当事人在相关的纸质文件上手书签字或盖 上表示自己身份的印章。在数字化和网络化的今天，大量的社 会活动正在逐步实现电子化和无纸化，活动参与者主要是在计 算机及其网络上执行活动过程，因而传统的手书签名和印章已 经不能满足新形势下的需求，在这种背景下，以公钥密码理论 为支撑的数字签名技术应运而生。
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仲裁数字签名
具有仲裁方式的数字签名
1. 发方X对发往收方Y的消息签名 2. 将消息和签名先发往仲裁者A 3. A对消息和签名验证完后，再连同一个表示已通
过验证的指令一起发给Y.
具有仲裁方式的数字签名
1.
例1：
XA:M|| EK [ IDX || H ( M )] 2. AY: EK AY [ IDX || M || EK XA [ IDX || H ( M ) || T ]
具有仲裁方式的数字签名
1.
例2
X对M的签名
XA:IDX|| EK XY [ M ] || EK XA [ IDX || H ( EK XY ( M ))]
2.
AY: EK [ IDX || EK [ M ] || EK [ IDX || H ( EK ( M ))] || T ]
AY XY XA XY
票据授权 服务器 Kerberos
每个服务 会话一次
⑥
Kerberos v4认证协议的流程(1)
客户端认证
Kerberos v4认证协议的流程(2)
取得与服务器通信的票据
Kerberos v4认证协议的流程(3)
客户端与服务器通信
零知识证明
Alice: “我知道联邦储备系统计算的口令” Bob: “不，你不知道” Alice：我知道 Bob：你不知道 Alice：我确实知道 Bob：请你的证实这一点 Alice：好吧，我告诉你。（她悄悄说出了口令） Bob：太有趣了！现在我也知道了。我要告诉《华 盛顿邮报》 Alice：啊呀！
单向认证
通信的一方认证另一方的身份
(1) ID,Password
客户端
(2) Authenticated
服务器端
用对称密码体制来实现单向认证
① E(RA,Ks)
A
② E(f(RA),Ks)
B
某函数变换f 双方共享的密钥KS 随机数RA
用非对称密码体制来实现单向认证
① RA
A
② E(RA,KSB)
身份认证的物理基础
Something
the user know (例如口令)
简单，但不安全
设计依据
安全水平、系统通过率、用户可接受性、成本等
身份认证的物理基础
Something
the user possesses(例如证
件)
认证系统相对复杂
身份认证的物理基础
Something
AU
B
N1： A的临时交互号 N2： B产生的新临时交互号
SKAU：管理员的私钥 PKB：B的公钥 PKA：A的公钥
Kerberos协议
是在80年中期作为美国麻省理工学 院“雅典娜计划”（Project Athena）的一部 分被开发的。 Kerberos是一个分布式的认证服务，它允许 一个进程（或客户）代表一个主体（或用户） 向验证者证明他的身份，而不需要通过网络 发送那些有可能会被攻击者用来假冒主体身 份的数据。
简单扫描手写签名是不能满足要求的
对数字签名的要求
要保证能够验证作者及其签名的日期时间 必须能够认证签名时刻的内容 签名必须能够由第三方验证，以解决争议。
更进一步的要求
依赖性：签名必须是依赖于被签名信息来产生； 唯一性：签名必须使用某些对发送者是唯一的信息， 以防止双方的伪造与否认； 可验性：必须相对容易识别和验证该数字签名； 抗伪造：伪造该数字签名在计算上是不可行的，根 据一个已有的数字签名来构造消息是不可行的；对 一个给定消息伪造数字签名是不可行的； 可用性：在存储器中保存一个数字签名副本是现实 可行的。
XA
E：单钥加密算法 KXA,KAY:A与X和Y的共享密钥 M：消息
T：时戳
IDX：X的身份 H(M)：M的杂凑值
在1中，X以EKXA[IDX‖H(M)]作为自己对M的
签名，将M及签名发往A。 在2中A将从X收到的内容和IDX、T一起加密 后发往Y，其中的T用于向Y表示所发的消息 不是旧消息的重放。Y对收到的内容解密后, 将解密结果存储起来以备出现争议时使用。 如果出现争议，Y可声称自己收到的M的确来 自X，并将EKAY[IDX‖M‖EKXA[IDX‖H(M)]] 发给A，由A仲裁，A由KAY解密后，再用 KXA对EKXA[IDX‖H(M)]解密，并对H(M)加以 验证，从而验证了X的签名。
B
随机数RA B的私钥KSB
双向认证
双方都要提供用户名和密码给对方，才能通
过认证。
(1) Client ID,Password (2) Server ID,Password 客户端 (3) Authenticated 服务器端
用对称密码体制来实现双向认证
① E(RA,KS)
A
② E(RA||RB,KS) ③ E(RB,KS)
第6章 身份认证与数字签名
主要内容
身份认证 数字签名
6.1 身份认证
身份认证是验证主体的真实身份与其所声称
的身份是否符合的过程。 认证的结果只有两个：符合和不符合。 适用于用户、进程、系统、信息等。
身份认证的例子
邮件登录
Client与Server之间的鉴别 Telnet远程登录 Ftp服务 登录到某台电脑上
最简单的零知识证明
问题要求：假如P想说服V，使V相信他确实知道n 的因数p和q，但不能告诉V 最简单的步骤：
V随机选择一整数x，计算x4 mod n 的值，并告诉P
P求x2 mod n 并将它告诉V V验证x4 mod n
V知道求x2 mod n 等价于n的因数分解，若不掌握n 的因数p和q，求解很困难。
k K
一个数字签名包括两部分：签名算法和验证算法。签名者能够用一个 (私有的)签名算法为一个消息签名，签名结果随后能使用一个公开的验 证算法得到验证。给定一对签名消息，验证算法根据签名是否有效而 返回该签名为”真”或”假”的答案。 一个数字签名是一个满足下列条件的五元组( M , S , K , SIG,VER )： M是由所有可能的消息组成的一个有限集合； S是所有可能的签名组成的一个有限集合； K为密钥空间，即由所有可能的密钥组成的一个有限集合； 对每一个 ，有一个签名算法和一个对应的验证算法，对每一个消 息，每一个签名，每一个和都是满足下列条件的函数：
6.2 数字签名
消息认证码的不足
可以保护通信双方以防止第3者攻击，不能保
护通信双方中一方防止另一方的欺骗和伪造。
B伪造一个消息并使用与A共享的密钥产生该消息
的认证码，然后生成该消息来自于A B有可能伪造A发来的消息，所以A就可以对自己 发过的消息予以否认
第一个数字签名方案也是由Rivest、Shamir和Adleman三位密码学家 首先提出。之后，数字签名的理论与技术在密码学界受到了广泛的重视。 具有代表意义的数字签名体制有基于整数分解问题的改进的RSA签名和 Rabin签名、基于有限域上离散对数相关难题的Elgamal签名方案及两 个著名的变形—Schnorr签名方案以及美国国家数字签名标准DSS。 在一个数字签名系统中，公钥与私钥的运作顺序正好与公钥密码系统相 反，发送者首先通过自己的私钥对消息进行数字签名，随后，当接收者 收到消息及其对应的数字签名之后，利用发送者的公钥来证实这个数字 签名的正确性。数字签名可以确保信息的鉴别性、完整性及不可否认性。 所谓数字签名的不可否认性是指：签名的接收者能够证实发送者的身份， 发送者不能否认其曾签署过的签名，其他任何人不能伪造和篡改签名。
Kerberos
Kerberos协议的应用环境
Kerbero s
Client
Server
Kerberos系统架构
每个用户仅登 录一次会话
ห้องสมุดไป่ตู้
认证服务器 ① ② ③ ④ ⑤
每类服务仅一次 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 请求票据许可票据 票据+会话密钥 请求服务授权票据 票据+会话密钥 请求服务 提供服务器认证码
网络中的某一用户不能冒充另一用户作为发送者 或接收者。
数字签名的基本概念
数字签名由公钥密码发展而来，它在网络安
全，包括身份认证、数据完整性、不可否认 性以及匿名性等方面有着重要应用。
手写签名的特征
签名是可信的
签名是不可伪造的 签名不可重用 签名后的文件是不可变的 签名是不可抵赖的
一种第三方认证机制
KDC
U)
,S K
st ||T im
⑤
e1
④ E(P K
A | |R
A
|T im e1
Re
qu
①
B|
|R
equ est ||
es
es t|
eq
t||T im SK
ue
eq u
E( P
K
Tim e1 ,
R
e2 )
A
②
③ E(IDA||N1,PKB) ⑥ E(N1||N2,PKA) ⑦ E(N2,PKB)
签名方法
直接数字签名方法
仲裁数字签名方法
直接数字签名
消息 消息 加密后的 散列 函数 A的 比 较 摘要 消息 加密后的 摘要
散列
函数 摘要
摘要
A的 加密 加密后的 摘要
解密
公钥 算法
解密后
的摘要
私钥
算法
A
B
直接数字签名的缺点
直接数字签名的执行过程只有通信的双
方参与，并假定双方有共享的秘密密钥 或者接收一方知道发送方的公开钥。 缺点：方案的有效性取决于发方密钥的 安全性。