新计算机网络与信息安全技术 教学课件 俞承杭 CH04加密与认证技术
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CH09加密与认证技术
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一、加密技术概述
保密和认证
保密性是使截获者在不知密钥条件下不能解读密文的内容 认证性是使不知密钥的人不能构造出一个密报，使意定的 接收者脱密成一个可理解的消息(合法的消息)
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一、加密技术概述
密码体制：密钥管理的方式，分对称密钥密码体制 和非对称密钥密码体制两大类。
1）可验证。签字是可以被确认的。 2）防抵赖。发送者事后不承认发送报文并签名。 3）防假冒。攻击者冒充发送者向收方发送文件。 4）防篡改。收方对收到的文件进行篡改。 5）防伪造。收方伪造对报文的签名。
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三、认证技术
身份认证技术：
被认证方在没有泄露自己身份信息的前提下，能够以电子 的方式来证明自己的身份，其本质就是被认证方拥有一些 秘密信息，除被认证方自己外，任何第三方（某些需认证 权威的方案中认证权威除外）无法伪造，被认证方能够使 认证方相信他确实拥有那些秘密，则他的身份就得到了认 证。 身份认证常用的方式：通行字方式和持证方式。 认证协议大多数为询问-应答式协议，它们的基本工作过 程是：认证者提出问题(通常是随机选择一些随机数，称 作口令)，由被认证者回答，然后认证者验证其身份的真 实性。
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三、认证技术
数字水印技术：
数字水印就是将特定的标记隐藏在数字产品中，用以证明 原创者对产品的所有权，并作为起诉侵权者的证据。 数字水印技术必须不影响原系统，还要善于伪装，使人不 易察觉。隐藏信息的分布范围要广，能抵抗数据压缩、过 滤等变换及人为攻击。数字水印应“透明”、“健壮”和 “安全”。
KB公(KB私(M))= KB私(KB公(M))= M KA公(KA私(M))= KA私(KA公(M))= M
一、加密技术概述
保密和认证
保密性是使截获者在不知密钥条件下不能解读密文的内容 认证性是使不知密钥的人不能构造出一个密报，使意定的 接收者脱密成一个可理解的消息(合法的消息)
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一、加密技术概述
密码体制：密钥管理的方式，分对称密钥密码体制 和非对称密钥密码体制两大类。
1）可验证。签字是可以被确认的。 2）防抵赖。发送者事后不承认发送报文并签名。 3）防假冒。攻击者冒充发送者向收方发送文件。 4）防篡改。收方对收到的文件进行篡改。 5）防伪造。收方伪造对报文的签名。
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三、认证技术
身份认证技术：
被认证方在没有泄露自己身份信息的前提下，能够以电子 的方式来证明自己的身份，其本质就是被认证方拥有一些 秘密信息，除被认证方自己外，任何第三方（某些需认证 权威的方案中认证权威除外）无法伪造，被认证方能够使 认证方相信他确实拥有那些秘密，则他的身份就得到了认 证。 身份认证常用的方式：通行字方式和持证方式。 认证协议大多数为询问-应答式协议，它们的基本工作过 程是：认证者提出问题(通常是随机选择一些随机数，称 作口令)，由被认证者回答，然后认证者验证其身份的真 实性。
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三、认证技术
数字水印技术：
数字水印就是将特定的标记隐藏在数字产品中，用以证明 原创者对产品的所有权，并作为起诉侵权者的证据。 数字水印技术必须不影响原系统，还要善于伪装，使人不 易察觉。隐藏信息的分布范围要广，能抵抗数据压缩、过 滤等变换及人为攻击。数字水印应“透明”、“健壮”和 “安全”。
KB公(KB私(M))= KB私(KB公(M))= M KA公(KA私(M))= KA私(KA公(M))= M
《网络与信息安全》课件
网络钓鱼
欺骗用户透露个人信息，导致身份盗窃和 欺诈。
拒绝服务攻击
通过洪水式请求使网络服务无法正常运行， 导致服务中断。
数据泄露
机密数据被盗或泄露，对组织和个人造成 重大损失。
保护网络与信息安全的基本原则
1 机密性
确保只有授权用户可以访问和处理敏感信息。
2 完整性
防止数据被未经授权的修改、篡改或破坏。
实施网络与信息安全的挑战
1
技术复杂度
威胁的不断演进和新技术的出现，
人为因素
2
使保护网络安全变得更加复杂。
员工的疏忽和不法行为，是网络安
全的一个重要威胁。
3
合规要求
组织需要符合不同的法规和标准， 增加了实施网络安全的挑战。
网络与信息安全的未来发展趋势
人工智能和机器学习
利用智能算法识别和阻 止恶意行为，提高网络 和信息资源的安全性。
区块链技术
分布式账本和加密机制， 为信息的存储和传输提 供安全保障。
物联网安全
保护物联网设备和通信， 防止黑客入侵和数据泄 露的风险。
《网络与信息安全》PPT 课件
网络与信息安全的重要性，现代社会依赖于互义和范围
网络与信息安全是一系列措施和实践，旨在保护网络系统、通信和存储的信 息，涵盖密码学、安全策略、访问控制等领域。
常见的网络与信息安全威胁
网络病毒
恶意软件和病毒威胁网络的安全性，造成 数据泄露和系统瘫痪。
3 可用性
确保合法用户可以始终访问所需的网络和信息资源。
网络与信息安全的关键技术和策略
加密技术
通过将数据转化为密文，防止未经授权的访问 和泄露。
防火墙
监控和过滤网络流量，阻止恶意攻击和未经授 权的访问。
《网络加密与认证》PPT课件
第Ⅲ阶段〔客户机与效劳器间的认证交换〕用户从效劳 器获取效劳：
⑤ C→V：Ticketv‖Authenticatorv。
⑥ V→C：EKc,v[TS5+1]。
认证符与票据不同
票据可重复使用且有效期较长
认证符只能使用一次且有效期很短。
票据Tickettgs在这里的含义事实上是“使用 Kc,tgs的人就是C〞。
Kerberos认证框图
第Ⅰ阶段〔认证效劳交换〕用户从AS获取票据许可 票据：
① C→AS：IDC‖IDtgs‖TS1。
② AS→C： EKC[Kc,tgs‖IDtgs‖TS2‖lifetime2‖Tickettgs]。
Tickettgs=EKtgs[Kc,tgs‖IDC‖ADC‖IDtgs‖TS 2‖lifetime2］
证书链
用户A可从目录中得到相应的证书以建立到 B的以下证书链： X?W?W?V?V?Y?Y?Z?Z?B?,并通过该证书 链获取B的公开钥。 B可建立以下证书链以获取A的公开钥： Z?Y?Y?V?V?W?W?X?X?A?
证书的撤消
每一CA还必须维护一个证书撤消列表 CRL(certificate revocation list)，存 放所有未到期而被提前撤消的证书 每一用户收到他人消息中的证书时，都 必须通过目录检查证书是否已被撤消。
第Ⅱ阶段〔票据许可效劳交换〕用户从TGS获取效劳许可票据： ③ C→TGS：IDv‖Tickettgs‖Authenticatorc ④ TGS→C：EKc,tgs[Kc,v‖IDv‖TS4‖TicketV] Tickettgs=Ektgs[Kc,tgs‖IDC‖ADC‖IDtgs‖TS2‖lifetime 2] Ticketv=Ekv[Kc,v‖IDC‖ADC‖IDV‖TS4‖lifetime4] Authenticatorc=EKc,tgs[IDC‖ADC‖TS3]
网络信息安全基础课件(第二章)
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2.2.2 数据加密算法
数据加密算法有很多种，按照发展进程可分 为：古典密码、对称密钥密码和公开密钥密码阶 段，古典密码算法包括替代加密、置换加密；对 称加密算法包括DES和AES；非对称加密算法包 括RSA、背包密码、McEliece密码、Rabin、椭圆 曲线、EIGamalD_H等。目前在数据通信中使用最 广泛的算法有DES算法、RSA算法和PGP算法等。
• 模拟型密码 • 数字型密码
5，按编制原理划分
可分为移位、代替和置换三种以及它们的组合形式。
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2.2 数据加密
2.2.1 数据加密技术 2.2.2 数据加密算法
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数据加密过程就是通过加密系统把原始的数字信 息(明文)，按照加密算法变换成与明文完全不同的数字
信息(密文)的过程，如图所示。
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2.4 加密技术的应用
2.4.1 在电子商务方面的应用 2.4.2 加密技术在VPN中的应用
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2.4.1 在电子商务方面的应用
电子商务（E-Business）使顾客可以在网上进 行各种商务活动，而不必担心自己的信用卡会被 人盗用。过去，用户为了防止信用卡的号码被窃 取，一般是通过电话订货，然后使用用户的信用 卡进行付款。现在人们开始用RSA（一种公开/私 有密钥）的加密技术，提高信用卡交易的安全性， 从而使电子商务走向实用成为可能。
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2.3.2 量子加密技术的研究
量子技术在密码学上的应用分为两类： 一，是利用量子计算机对传统密码体制的分析； 二，是利用单光子的测不准原理在光纤一级实现 密钥管理和信息加密，即量子密码学。量子计算 机是一种传统意义上的超大规模并行计算系统， 利用量子计算机可以在几秒钟内分解RSA129的公 钥。
《网络信息安全技术》课件第4章
采用上述数字签名方案的用户首先采用密钥生成算法生成系 统的密钥对（Pk,Sk），签名者将公开密钥Pk公开，自己安全地 保管私有密钥Sk。当该签名者需要对某一消息m签名时，他采用 签名算法Sig以私有密钥Sk和m为输入，得到消息m的签名 s=Sig(Sk,m)。签名生成后，签名者将签名消息对(m,s)传送给验证 者，验证者可以在事后任一时间采用签名验证算法Ver以签名者 公开密钥和消息签名对为输入,来验证签名是否有效，即 Ver(Pk,m,s)→{0,1}。一个经验证有效的签名，签名者就要对该签 名负责，因为在签名方案安全的前提下仅有签名者拥有签名私有 密钥，因而只有签名者才能生成某消息的有效签名。
数字签名体制提供了一种鉴别方法，通常用于银行、电子贸 易方面等，以解决如下问题：
（1）伪造，即接收者伪造一份文件，声称是对方发送的； （2）抵赖，即发送者或接收者事后不承认自己发送或接收 过文件； （3）冒充，即网上的某个用户冒充另一个用户发送或接收 文件； （4）篡改，即接收者对收到的文件进行局部的篡改。 数字签名不同于手写签名。数字签名随文本的变化而变化， 而手写签名反映某个人的个性特征，是不变的；数字签名与文本 信息是不可分割的，而手写签名是附加在文本之后的，与文本信 息是分离的。
2．具有仲裁方式的数字签名技术 上述直接方式的数字签名所具有的威胁都可通过使用仲裁者 得以解决。和直接方式的数字签名一样，具有仲裁方式的数字签
X 对发往接收方Y的消息签名后，将消息及其签名先发给仲裁者A， A对消息及其签名验证完后，再连同一个表示已通过验证的指令 一起发往接收方Y。此时由于A的存在，因此X无法对自己发出的 消息予以否认。在这种方式中，仲裁者起着重要的作用，并应取 得所有用户的信任。
用 X 的公钥可对 ESKX [IDX || EPKY [ESK X [M ]]] 解密，并将解密得到
数字签名体制提供了一种鉴别方法，通常用于银行、电子贸 易方面等，以解决如下问题：
（1）伪造，即接收者伪造一份文件，声称是对方发送的； （2）抵赖，即发送者或接收者事后不承认自己发送或接收 过文件； （3）冒充，即网上的某个用户冒充另一个用户发送或接收 文件； （4）篡改，即接收者对收到的文件进行局部的篡改。 数字签名不同于手写签名。数字签名随文本的变化而变化， 而手写签名反映某个人的个性特征，是不变的；数字签名与文本 信息是不可分割的，而手写签名是附加在文本之后的，与文本信 息是分离的。
2．具有仲裁方式的数字签名技术 上述直接方式的数字签名所具有的威胁都可通过使用仲裁者 得以解决。和直接方式的数字签名一样，具有仲裁方式的数字签
X 对发往接收方Y的消息签名后，将消息及其签名先发给仲裁者A， A对消息及其签名验证完后，再连同一个表示已通过验证的指令 一起发往接收方Y。此时由于A的存在，因此X无法对自己发出的 消息予以否认。在这种方式中，仲裁者起着重要的作用，并应取 得所有用户的信任。
用 X 的公钥可对 ESKX [IDX || EPKY [ESK X [M ]]] 解密，并将解密得到
网络与信息安全技术培训教材(ppt 73页)
国内外黑客组织
北京绿色联盟技术公司 () 中国红客联盟() 中国鹰派() 中国黑客联盟
Hackweiser Prophet Acidklown Poizonbox Prime Suspectz Subex SVUN Hi-Tech
网络病毒
响应 ( RESPONSE ) 在遭遇攻击和紧急事件时及时采取措施，包括调整系
统的安全措施、跟踪攻击源和保护性关闭服务和主机等。 恢复 ( RECOVER )
评估系统受到的危害与损失，恢复系统功能和数据， 启动备份系统等。
网络安全保障体系
网 层络 次安
全
安 全
物 理 层
安 全
网 络 层
安全管理与审计
进程读取了信息，或这段内存没有被清0就分配给了别的 进程，其他进程读取了信息 用户名和密码被自动保存了 用户名和密码在网络上传输时被监听（共享介质、或arp 伪造） 机器D上被设置了代理，经过代理被监听
安全威胁实例（续）
查看邮件时被录像 机器D附近的无线电接收装置接收到显示器发射的信号并
不安全服务 配置
初始化 乘虚而入
特洛伊木马
更新或下载
中国黑客攻击美国网站(1)
中国黑客攻击美国网站(2)
中国黑客攻击美国网站(3)
中国被黑网站一览表
西安信息港 贵州方志与地情网 中国青少年发展基金会 (放有不良图片，现已被中国黑 客删除) 福建外贸信息网 湖北武昌区政府信息网(恢复) 桂林图书馆 中国科学院理化技术研究所 中国:/ 中国科学院心理研究所
网络普及，安全建设滞后 网络硬件建设如火如荼，网络管理尤其是安全管理滞后，用户安 全意识不强，即使应用了最好的安全设备也经常达不到预期效果
主要内容
信息加密与认证技术优选演示
3.1 密码学技术概述
密码学的分类
3. 分组密码和序列密码 1）分组密码 密文仅与给定的密码算法和密钥有关，与被处理的 明文数据段在整个明文（或密文）中所处的位置无 关。 分组密码以块为单位，在密钥的控制下进行一系列 线性和非线性变换而得到密文。
3.1 密码学技术概述
密码学的分类
3. 分组密码和序列密码 2）序列密码 密文与给定的密码算法、密钥、明文数据段在整个 明文（或密文）所处的位置都有关。 密钥通常采用比特流发生器随机产生二进制比特流 得到，与明文结合产生密文，与密文相结合可以产 生明文。
3.3 对称密钥密码技术
分组密码技术
TDEA算法加/解密流程图：
3.3 对称密钥密码技术
分组密码技术
2） IDEA算法 IDEA加密算法是在DES算法的基础上发展而来的，类 似于三重DES算法，其分组长度也是64位，但密钥长度 是128位，增加了破译难度。
IDEA使用的运算有异或、模216加法和模（216+1）乘法。
根据σi 是否依赖于输入的明文字符，流密码可进一步分 为同步和自同步两种。在同步流密码中，可将加密器分 成密钥流产生器和加密变换器两个部分。
3.3 对称密钥密码技术
流密码技术
加密模型如图所示：
3.3 对称密钥密码技术
流密码技术
1. A5/1 A5/1算法主要应用在GSM移动通信中用于保护数据。 使用X、Y、Z三个线性移位寄存器LFSR。寄存器X包 括19比特，编号为(x0,x1,...,x18)。寄存器Y包括22比特， 编号为(y0,y1,...,y21)。寄存器Z包括23比特，编号为 (z0,z1,...,z22)。三个LFSR总共包括64比特。
3.2 古典密码技术
计算机网络与信息安全课件-第4章 密码学
第四章密码学密码学的起源可追溯到人类语言的出现。
当人们想确保他们通信的机密的时候，密码学的诞生就是不可避免了。
古希腊人的斯巴达人可能是最早有意识地使用一些技术方法来加密信息的人。
他们的加密设备是一根叫σκυτάλη的棍子。
写信人先将一个纸条绕在棍子上，然后把要写的信在棍子表面上按照与纸条缠绕方向垂直的方向写在纸上，接着将纸条取下，送给收信人。
如果不知道棍子的宽度（这里作为密钥）是不可能解密信里面的内容的。
后来，罗马的军队用凯撒密码（三个字母表轮换）进行通信。
在随后的19个世纪里面，主要是发明一些更加高明的加密技术，这些技术的安全性通常依赖于用户赋予它们多大的信任程度。
在19世纪Kerchoffs写下了现代密码学的原理。
其中一个重要的原理是：加密体系的安全性并不依赖于加密的方法本身，而是依赖于所使用的密钥。
一般说来为了实现保密的通信必须提供下面三种服务：数据保密传输的信息除了指定的接收者其他人无法解密。
身份鉴别传输通信的双方能够相互鉴别身份。
保证数据完整性保证接收者收到的信息与发送者发送的信息相同，并且能够检测到信息被破坏。
密码学的研究目标就是设计能够实现上述三种服务的各种算法。
在本章介绍的算法包括：分组加密算法、公开密钥加密算法、文摘算法。
通过组合使用这些算法可全部实现这些服务。
4.1密码理论与技术研究现状及发展趋势现代密码学主要包括两部分，即基于数学的密码理论与技术（包括公钥密码、分组加密算法、流加密算法、认证码、数字签名、Hash函数、身份识别、密钥管理、PKI技术等）和非数学的密码理论与技术（包括信息隐形，量子密码，基于生物特征的识别理论与技术）。
自从1976年公钥密码的思想提出以来，国际上已经出现了许多种公钥密码体制，但比较流行的主要有两类：一类是基于大整数因子分解问题的，其中最典型的代表是RSA；另一类是基于离散对数问题的，比如ElGamal公钥密码和椭圆曲线公钥密码。
由于分解大整数的能力日益增强，所以对RSA的安全带来了一定的威胁。