物联网安全技术框架《物联网安全导论》
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物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
2.1 常用信息安全技术简介
2. 电子签证机关CA（Certificate Authority） • 所谓CA（Certificate Authority：证书发行机
构），是采用PKI（Public Key Infrastructure： 公开密钥体系）公开密钥技术，专门提供网络身 份认证服务，负责签发和管理数字证书，且具有 权威性和公正性的第三方信任机构，它的作用就 像颁发证件的部门，如护照办理机构。
• 密码机的具体运作由两部分决定：一个是算法，另 一个是钥匙。钥匙是一个用于密码机算法的秘密参 数，通常只有通信者拥有。
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
2.1 常用信息安全技术简介
2. 密钥的定义 • 密钥是一种参数，它是在明文转换为密文或将密
文转换为明文的算法中输入的数据。 • 密钥一词是现代词，从字面上可以读作【mì
（4）穷举攻击（Brute Force）： 也称蛮力破解。这是一种特殊的字典攻击，
它使用字符串的全集作为字典。如果用户的密码 较短，很容易被穷举出来，因而很多系统都建议 用户使用长口令。 （5）窥探：
攻击者利用与被攻击系统接近的机会，安装 监视器或亲自窥探合法用户输入口令的过程，以 得到口令。
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
2.1 常用信息安全技术简介
为防止攻击猜中口令。安全口令应具有以下 特点： ① 位数 > 6位。 ② 大小写字母混合。如果用一个大写字母，既不 要放在开头，也不要放在结尾。 ③ 可以把数字无序的加在字母中。 ④ 系统用户一定用8位口令，而且包括～!@＃＄％ ^＆＊<>?:"{}等特殊符号。
• 为便于进一步学习，先在本节进行概念性解释。
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
2.1 常用信息安全技术简介
2.1.1 数据加密与身份认证 1. 数据加密 • 数据加密是计算机系统对信息进行保护的一种最
可靠的办法。它利用密码技术对信息进行交换， 实现信息隐蔽，从而保护信息的安全。 • 考虑到用户可能试图旁路系统的情况，如物理地 取走数据库，在通信线路上窃听。对这样的威胁 最有效的解决方法就是数据加密，即以加密格式 存储和传输敏感数据。
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
2.1 常用信息安全技术简介
• 互连网络的用户群决不是几个人互相信任的小集 体，在这个用户群中，从法律角度讲用户彼此之 间都不能轻易信任。
• 所以公钥加密体系采取了另一个办法，将公钥和 公钥的主人名字联系在一起，再请一个大家都信 得过有信誉的公正、权威机构确认，并加上这个 权威机构的签名。这就形成了证书。
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
2.1 常用信息安全技术简介
• 这提供了“数字签名”的基础，如果要一个用户 用自己的私人密钥对数据进行了处理，别人可以 用他提供的公共密钥对数据加以处理。
• 由于仅仅拥有者本人知道私人密钥，这种被处理 过的报文就形成了一种电子签名 ---- 一种别人无 法产生的文件。 数字证书中包含了公共密钥信息， 从而确认了拥有密钥对的用户的身份。
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2.1 常用信息安全技术简介
目前各类计算资源主要靠固定口令的方式来 保护，对口令的攻击包括以下几种： （1）网络数据流窃听（Sniffer）：
攻击者通过窃听网络数据，如果口令使用明 文传输，则可被非法截获。
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2.1 常用信息安全技术简介
（2）认证信息截取/重放（Record/Replay）： 有的系统会将认证信息进行简单加密后进行
传输，如果攻击者无法用第一种方式推算出密码， 可以使用截取/重放方式，需要的是重新编写客户 端软件以使用加密口令实现系统登录。
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2.1 常用信息安全技术简介
（3）字典攻击： • 根据调查结果可知，大部份的人为了方便记忆选
物联网安全技术框架《 物联网安全导论》
2020/11/22
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
Байду номын сангаас
学习任务
•本章主要涉及：
•1 • 常用信息安全技术简介 •2 • 物联网安全技术架构
•4
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
2.1 常用信息安全技术简介
• 现代经常涉及的信息安全技术主要有数据加密、 身份认证、访问控制和口令、数字证书、电子签 证机关（CA）、数字签名等常用信息安全技术。
用的密码都与自己周遭的事物有关，如身份证字 号、生日、车牌号码、在办公桌上可以马上看到 的标记或事物、其他有意义的单词或数字，某些 攻击者会使用字典中的单词来尝试用户的密码。 • 所以大多数系统建议用户在口令中加入特殊字符， 以增加口令的安全性。
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2.1 常用信息安全技术简介
yào】，也可以读作【mìyuè】，但现在人们普 遍把密钥读作【mìyào】。 • 密钥在英文中解释为key，中文意思偏向于钥匙。 在密码学中，特别是公钥密码体系中，密钥的形 象描述往往是房屋或者保险箱的钥匙。
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2.1 常用信息安全技术简介
3. 密钥密码体系的分类 • 通常大量使用的两种密钥加密技术是：私用密钥
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2.1 常用信息安全技术简介
• 如果用户想得到一份属于自己的证书，他应先向 CA提出申请。在CA判明申请者的身份后，便为 他分配一个公钥，并且CA将该公钥与申请者的身 份信息绑在一起，并为之签字后，便形成证书发 给那个用户（申请者）。
• 如果一个用户想鉴别另一个证书的真伪，他就用 CA的公钥对那个证书上的签字进行验证（如前所 述，CA签字实际上是经过CA私钥加密的信息， 签字验证的过程还伴随使用CA公钥解密的过程）， 一旦验证通过，该证书就被认为是有效的。
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2.1 常用信息安全技术简介
3. 口令 • 通过用户ID和口令进行认证是操作系统或应用程
序通常采用的。 • 如果非法用户获得合法用户身份的口令，他就可
以自由访问未授权的系统资源，所以需要防止口 令泄露。 • 易被猜中的口令或缺省口令也是一个很严重的问 题，但一个更严重的问题是有的账号根本没有口 令。实际上，所有使用弱口令，缺省口令和没有 口令的账号都应从系统中清除。
（2）非对称密钥加密系统 • 非对称密钥加密系统，又称公钥密钥加密。它需
要使用不同的密钥来分别完成加密和解密操作， 一个公开发布，即公开密钥，另一个由用户自己 秘密保存，即私用密钥。 • 信息发送者用公开密钥去加密，而信息接收者则 用私用密钥去解密。公钥机制灵活，但加密和解 密速度却比对称密钥加密慢得多。
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4. 私钥加密（对称密钥） • 私钥加密又称为秘密密钥（Secret Key）技术，
是指发送方和接收方依靠事先约定的密钥对明文 进行加密和解密的算法，它的加密密钥和解密密 钥相同，只有发送方和接收方才知道这一密钥。 • 它的最大优势是加/解密速度快，适合于对大数据 量进行加密，但密钥管理困难。
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•公钥加密（对称密钥）
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6. 数据加密算法应用 • 非对称密钥加密技术采用一对匹配的密钥进行加
密、解密，具有两个密钥，一个是公钥一个是私 钥，它们具有这种性质：每把密钥执行一种对数 据的单向处理，每把的功能恰恰与另一把相反， 一把用于加密时，则另一把就用于解密。 • 用公钥加密的文件只能用私钥解密，而私钥加密 的文件只能用公钥解密。 公共密钥是由其主人加 以公开的，而私人密钥必须保密存放。
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2.1.3 数据加密算法 1. 背景简介 • 直到现代以前，密码学几乎专指加密算法：将普通
信息（明文）转换成难以理解的资料（密文）的过 程；解密算法则是其相反的过程：由密文转换回明 文；
• 密码机（cipher）包含了这两种算法，一般加密即 同时指称加密与解密的技术。
2.1 常用信息安全技术简介
（6）社交工程： • 社会工程就是指采用非隐蔽方法盗用口令等，比
如冒充是领导骗取管理员信任得到口令等。冒充 合法用户发送邮件或打电话给管理人员，以骗取 用户口令等。 （7）垃圾搜索： • 攻击者通过搜索被攻击者的废弃物，得到与攻击 系统有关的信息，如果用户将口令写在纸上又随 便丢弃，则很容易成为垃圾搜索的攻击对象。
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2. 访问控制的类型 • 自主访问控制，是指由用户有权对自身所创建的
访问对象（文件、数据表等）进行访问，并可将 对这些对象的访问权授予其他用户和从授予权限 的用户收回其访问权限
• 强制访问控制，是指由系统（通过专门设置的系 统安全员）对用户所创建的对象进行统一的强制 性控制，按照规定的规则决定哪些用户可以对哪 些对象进行什么样操作系统类型的访问，即使是 创建者用户，在创建一个对象后，也可能无权访 问该对象。
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2.1.4 数字证书和电子签证机关（CA） 1. 证书 • 数字证书（Digital ID）又称为数字凭证。数字证书
是用电子手段来证实一个用户的身份和对网络资源 访问权限。 • 数字证书就是一个数字文件，通常由四个部分组成： 第一是证书持有人的姓名、地址等关键信息；第二 是证书持有人的公开密钥；第三是证书序号、证书 的有效期限；第四是发证单位的数字签名。
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2.1.5 数字签名 • 数字签名是指通过一个单向函数对传送的报文进
行处理得到的，是一个用以认证报文来源并核实 报文是否发生变化的一个字母数字串。 • 数字签名的作用就是了为了鉴别文件或书信真伪， 签名起到认证、生效的作用。 • 数字签名主要的功能是：保证信息传输的完整性、 发送者的身份认证、防止交易中的抵赖发生。
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2. 身份验证 • 身份验证是指通过一定的手段，完成对用户身份
的确认。身份验证的目的是确认当前所声称为某 种身份的用户，确实是所声称的用户。 • 身份验证的方法有很多，基本上可分为：基于共 享密钥的身份验证、基于生物学特征的身份验证 和基于公开密钥加密算法的身份验证。不同的身 份验证方法，安全性也各有高低。
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•私钥加密
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5. 公钥加密（非对称密钥） • 公开密钥密码体制最主要的特点就是加密和解密
使用不同的密钥，每个用户保存着一对密钥：公 开密钥PK和私有密钥SK，因此，这种体制又称 为双钥或非对称密钥码体制。 • 这种数字签名方法必须同时使用收、发双方的解 密密钥和公开密钥才能获得原文，也能够完成发 送方的身份认证和接收方无法伪造报文的功能。
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1. 数字签名技术 • 数字签名（Digital Signature）技术是不对称加
（对称加密）和公共密钥（非对称加密）。 （1）对称密钥加密系统 • 对称密钥加密，又称私钥加密或会话密钥加密算
法，即信息的发送方和接收方用同一个密钥去加 密和解密数据。 • 它的最大优势是加/解密速度快，适合于对大数据 量进行加密，但密钥管理困难。
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2.1.2 访问控制和口令 1. 访问控制 • 按用户身份及其所归属的某预设的定义组限制用
户对某些信息项的访问，或限制对某些控制功能 的使用。 • 访问控制通常用于系统管理员控制用户对服务器、 目录、文件等网络资源的访问。
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2. 电子签证机关CA（Certificate Authority） • 所谓CA（Certificate Authority：证书发行机
构），是采用PKI（Public Key Infrastructure： 公开密钥体系）公开密钥技术，专门提供网络身 份认证服务，负责签发和管理数字证书，且具有 权威性和公正性的第三方信任机构，它的作用就 像颁发证件的部门，如护照办理机构。
• 密码机的具体运作由两部分决定：一个是算法，另 一个是钥匙。钥匙是一个用于密码机算法的秘密参 数，通常只有通信者拥有。
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2.1 常用信息安全技术简介
2. 密钥的定义 • 密钥是一种参数，它是在明文转换为密文或将密
文转换为明文的算法中输入的数据。 • 密钥一词是现代词，从字面上可以读作【mì
（4）穷举攻击（Brute Force）： 也称蛮力破解。这是一种特殊的字典攻击，
它使用字符串的全集作为字典。如果用户的密码 较短，很容易被穷举出来，因而很多系统都建议 用户使用长口令。 （5）窥探：
攻击者利用与被攻击系统接近的机会，安装 监视器或亲自窥探合法用户输入口令的过程，以 得到口令。
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2.1 常用信息安全技术简介
为防止攻击猜中口令。安全口令应具有以下 特点： ① 位数 > 6位。 ② 大小写字母混合。如果用一个大写字母，既不 要放在开头，也不要放在结尾。 ③ 可以把数字无序的加在字母中。 ④ 系统用户一定用8位口令，而且包括～!@＃＄％ ^＆＊<>?:"{}等特殊符号。
• 为便于进一步学习，先在本节进行概念性解释。
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2.1 常用信息安全技术简介
2.1.1 数据加密与身份认证 1. 数据加密 • 数据加密是计算机系统对信息进行保护的一种最
可靠的办法。它利用密码技术对信息进行交换， 实现信息隐蔽，从而保护信息的安全。 • 考虑到用户可能试图旁路系统的情况，如物理地 取走数据库，在通信线路上窃听。对这样的威胁 最有效的解决方法就是数据加密，即以加密格式 存储和传输敏感数据。
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2.1 常用信息安全技术简介
• 互连网络的用户群决不是几个人互相信任的小集 体，在这个用户群中，从法律角度讲用户彼此之 间都不能轻易信任。
• 所以公钥加密体系采取了另一个办法，将公钥和 公钥的主人名字联系在一起，再请一个大家都信 得过有信誉的公正、权威机构确认，并加上这个 权威机构的签名。这就形成了证书。
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2.1 常用信息安全技术简介
• 这提供了“数字签名”的基础，如果要一个用户 用自己的私人密钥对数据进行了处理，别人可以 用他提供的公共密钥对数据加以处理。
• 由于仅仅拥有者本人知道私人密钥，这种被处理 过的报文就形成了一种电子签名 ---- 一种别人无 法产生的文件。 数字证书中包含了公共密钥信息， 从而确认了拥有密钥对的用户的身份。
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
2.1 常用信息安全技术简介
目前各类计算资源主要靠固定口令的方式来 保护，对口令的攻击包括以下几种： （1）网络数据流窃听（Sniffer）：
攻击者通过窃听网络数据，如果口令使用明 文传输，则可被非法截获。
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
2.1 常用信息安全技术简介
（2）认证信息截取/重放（Record/Replay）： 有的系统会将认证信息进行简单加密后进行
传输，如果攻击者无法用第一种方式推算出密码， 可以使用截取/重放方式，需要的是重新编写客户 端软件以使用加密口令实现系统登录。
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
2.1 常用信息安全技术简介
（3）字典攻击： • 根据调查结果可知，大部份的人为了方便记忆选
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2020/11/22
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Байду номын сангаас
学习任务
•本章主要涉及：
•1 • 常用信息安全技术简介 •2 • 物联网安全技术架构
•4
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
2.1 常用信息安全技术简介
• 现代经常涉及的信息安全技术主要有数据加密、 身份认证、访问控制和口令、数字证书、电子签 证机关（CA）、数字签名等常用信息安全技术。
用的密码都与自己周遭的事物有关，如身份证字 号、生日、车牌号码、在办公桌上可以马上看到 的标记或事物、其他有意义的单词或数字，某些 攻击者会使用字典中的单词来尝试用户的密码。 • 所以大多数系统建议用户在口令中加入特殊字符， 以增加口令的安全性。
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2.1 常用信息安全技术简介
yào】，也可以读作【mìyuè】，但现在人们普 遍把密钥读作【mìyào】。 • 密钥在英文中解释为key，中文意思偏向于钥匙。 在密码学中，特别是公钥密码体系中，密钥的形 象描述往往是房屋或者保险箱的钥匙。
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2.1 常用信息安全技术简介
3. 密钥密码体系的分类 • 通常大量使用的两种密钥加密技术是：私用密钥
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2.1 常用信息安全技术简介
• 如果用户想得到一份属于自己的证书，他应先向 CA提出申请。在CA判明申请者的身份后，便为 他分配一个公钥，并且CA将该公钥与申请者的身 份信息绑在一起，并为之签字后，便形成证书发 给那个用户（申请者）。
• 如果一个用户想鉴别另一个证书的真伪，他就用 CA的公钥对那个证书上的签字进行验证（如前所 述，CA签字实际上是经过CA私钥加密的信息， 签字验证的过程还伴随使用CA公钥解密的过程）， 一旦验证通过，该证书就被认为是有效的。
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2.1 常用信息安全技术简介
3. 口令 • 通过用户ID和口令进行认证是操作系统或应用程
序通常采用的。 • 如果非法用户获得合法用户身份的口令，他就可
以自由访问未授权的系统资源，所以需要防止口 令泄露。 • 易被猜中的口令或缺省口令也是一个很严重的问 题，但一个更严重的问题是有的账号根本没有口 令。实际上，所有使用弱口令，缺省口令和没有 口令的账号都应从系统中清除。
（2）非对称密钥加密系统 • 非对称密钥加密系统，又称公钥密钥加密。它需
要使用不同的密钥来分别完成加密和解密操作， 一个公开发布，即公开密钥，另一个由用户自己 秘密保存，即私用密钥。 • 信息发送者用公开密钥去加密，而信息接收者则 用私用密钥去解密。公钥机制灵活，但加密和解 密速度却比对称密钥加密慢得多。
物联网安全技术框架《物联网安全导 论》
2.1 常用信息安全技术简介
4. 私钥加密（对称密钥） • 私钥加密又称为秘密密钥（Secret Key）技术，
是指发送方和接收方依靠事先约定的密钥对明文 进行加密和解密的算法，它的加密密钥和解密密 钥相同，只有发送方和接收方才知道这一密钥。 • 它的最大优势是加/解密速度快，适合于对大数据 量进行加密，但密钥管理困难。
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2.1 常用信息安全技术简介
•公钥加密（对称密钥）
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6. 数据加密算法应用 • 非对称密钥加密技术采用一对匹配的密钥进行加
密、解密，具有两个密钥，一个是公钥一个是私 钥，它们具有这种性质：每把密钥执行一种对数 据的单向处理，每把的功能恰恰与另一把相反， 一把用于加密时，则另一把就用于解密。 • 用公钥加密的文件只能用私钥解密，而私钥加密 的文件只能用公钥解密。 公共密钥是由其主人加 以公开的，而私人密钥必须保密存放。
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2.1 常用信息安全技术简介
2.1.3 数据加密算法 1. 背景简介 • 直到现代以前，密码学几乎专指加密算法：将普通
信息（明文）转换成难以理解的资料（密文）的过 程；解密算法则是其相反的过程：由密文转换回明 文；
• 密码机（cipher）包含了这两种算法，一般加密即 同时指称加密与解密的技术。
2.1 常用信息安全技术简介
（6）社交工程： • 社会工程就是指采用非隐蔽方法盗用口令等，比
如冒充是领导骗取管理员信任得到口令等。冒充 合法用户发送邮件或打电话给管理人员，以骗取 用户口令等。 （7）垃圾搜索： • 攻击者通过搜索被攻击者的废弃物，得到与攻击 系统有关的信息，如果用户将口令写在纸上又随 便丢弃，则很容易成为垃圾搜索的攻击对象。
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2. 访问控制的类型 • 自主访问控制，是指由用户有权对自身所创建的
访问对象（文件、数据表等）进行访问，并可将 对这些对象的访问权授予其他用户和从授予权限 的用户收回其访问权限
• 强制访问控制，是指由系统（通过专门设置的系 统安全员）对用户所创建的对象进行统一的强制 性控制，按照规定的规则决定哪些用户可以对哪 些对象进行什么样操作系统类型的访问，即使是 创建者用户，在创建一个对象后，也可能无权访 问该对象。
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2.1 常用信息安全技术简介
2.1.4 数字证书和电子签证机关（CA） 1. 证书 • 数字证书（Digital ID）又称为数字凭证。数字证书
是用电子手段来证实一个用户的身份和对网络资源 访问权限。 • 数字证书就是一个数字文件，通常由四个部分组成： 第一是证书持有人的姓名、地址等关键信息；第二 是证书持有人的公开密钥；第三是证书序号、证书 的有效期限；第四是发证单位的数字签名。
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2.1 常用信息安全技术简介
2.1.5 数字签名 • 数字签名是指通过一个单向函数对传送的报文进
行处理得到的，是一个用以认证报文来源并核实 报文是否发生变化的一个字母数字串。 • 数字签名的作用就是了为了鉴别文件或书信真伪， 签名起到认证、生效的作用。 • 数字签名主要的功能是：保证信息传输的完整性、 发送者的身份认证、防止交易中的抵赖发生。
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2.1 常用信息安全技术简介
2. 身份验证 • 身份验证是指通过一定的手段，完成对用户身份
的确认。身份验证的目的是确认当前所声称为某 种身份的用户，确实是所声称的用户。 • 身份验证的方法有很多，基本上可分为：基于共 享密钥的身份验证、基于生物学特征的身份验证 和基于公开密钥加密算法的身份验证。不同的身 份验证方法，安全性也各有高低。
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2.1 常用信息安全技术简介
•私钥加密
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2.1 常用信息安全技术简介
5. 公钥加密（非对称密钥） • 公开密钥密码体制最主要的特点就是加密和解密
使用不同的密钥，每个用户保存着一对密钥：公 开密钥PK和私有密钥SK，因此，这种体制又称 为双钥或非对称密钥码体制。 • 这种数字签名方法必须同时使用收、发双方的解 密密钥和公开密钥才能获得原文，也能够完成发 送方的身份认证和接收方无法伪造报文的功能。
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2.1 常用信息安全技术简介
1. 数字签名技术 • 数字签名（Digital Signature）技术是不对称加
（对称加密）和公共密钥（非对称加密）。 （1）对称密钥加密系统 • 对称密钥加密，又称私钥加密或会话密钥加密算
法，即信息的发送方和接收方用同一个密钥去加 密和解密数据。 • 它的最大优势是加/解密速度快，适合于对大数据 量进行加密，但密钥管理困难。
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2.1 常用信息安全技术简介
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2.1 常用信息安全技术简介
2.1.2 访问控制和口令 1. 访问控制 • 按用户身份及其所归属的某预设的定义组限制用
户对某些信息项的访问，或限制对某些控制功能 的使用。 • 访问控制通常用于系统管理员控制用户对服务器、 目录、文件等网络资源的访问。
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