网络安全

网络安全的特性具有矛盾性，主从性，相对性。涵盖了安全攻击，安全威胁，安全协议，密码学，数字签名的知识点总结。

网络安全

• 概述
  • 特性
    • 矛盾性（网络的自由和易受攻击）
    • 主从性（任何时候都得以业务系统为主）
    • 相对性（时间、技术、价值）
  • 防范原则
    • 避免短板
    • 知己知彼
    • 完善技术
    • 主动被动相结合
  • 国家要求
    • 立法
      • 保守国家秘密法
      • 网络安全法
      • 电子签名法
    • 评估
      • 静态评估
      • 漏洞扫描
      • 渗透测试
• 密码学
  • 加密和解密
    • 易加密易解密难破译
    • 信息保密、不可抵赖、数据完整
  • 古典加密
    • 加密游戏
    • 棍子加密
    • 圆锥加密
    • 希腊密码
      • 5*5的字母矩阵
    • 凯撒密码
      • 单标置换
      • 字母表中每个字母用该字母后第n个字母进行替换
    • 标准字头密码
      • 设定一个秘钥字
      • 选取一个字母，从该字母位置开始获取变换表
    • 公平竞赛
      • 多表加密
    • 维吉尼亚密码
      • 单字符多表替换密码
    • 弗纳姆密码
      • 用二进制和不尔运算
    • 希尔密码（Hill）
      • 多字母密码加密
      • 加密秘钥为一个矩阵
      • 子主题
      • 子主题
    • 谜密码
      • 转子机
  • 现代加密
    • 算法为核心，依赖于秘钥
    • 对称秘钥加密（私钥加密）
      • 明文密文等长，私钥长加密强度就大，计算效率高
      • 分组加密
        • 明文数据加密前，先填充
        • 最后一块为长度字段（有效数据或原始数据的长度）
        • 映射关系就是秘钥
        • Feistel加密算法
          • 明文分为左右两部分，每轮用不同的秘钥进行代换运算，输出前左右置换
          • 加密和解密一样，逆序使用子秘钥
          • 子主题
        • 微型加密算法 Tiny Encryption Algorithm，TEA
          • 依赖于加密迭代轮次
          • 使用δ（2的32次方除以黄金比例φ（二分之1+根号五））
        • Blowfish算法
          • 分组长度64b，密钥长度从1至448b可变
          • 用于SSH、文件加密软件
          • 非常紧凑、易于实现、处理速度快、无须授权即可使用
          • 加密过程采用16轮Feistel迭代
        • SM4
          • 中国的第一个商用密码标准，于2006年1月发布
          • 数据分组长度和密钥长度均为128b，数据处理单位为8b和32b，进行32轮非线性迭代运算
        • DES（数据加密标准）
          • 针对64b数据分组进行加密和解密操作，采用的密钥被称为会话密钥（SessionKey），可为64b的任意数，密钥每字节的最高位作为奇偶校验位，实际密钥长度为56b
          • 初始变换IP，迭代运算（16轮），逆变换IP-1
        • 三重DES
          • 对一个明文分组用3个相同或不同的密钥实施3次连续的DES加密（或解密）运算
          • 可获得大约相当于112b长度密钥的强度
          • 电子密码本（ECB）
            • 最普通的DES
            • 将明文分成64b分组，用密钥K分别进行加密
            • 适合于并行处理，但相同的明文分组会得到相同的密文，若被成组替换或修改难以发现
          • 密文分组链（CBC）
            • 每个明文分组与前一分组密文按位异或后再进行加密
            • 相同的明文分组加密后得到不同的密文
            • 解密可并行处理
            • 明文分组加密与前一组密文有关，因此加密操作无法并行处理
            • 一个密文分组的数据传输错误会传播（影响）到下一分组的解密
          • 密文反馈（CFB）
            • 每个明文分组与前一分组密文的加密值进行按位异或来作为密文
            • 对第一个分组加密需设置初始值
            • 加密无法并行处理（但解密可并行处理），而且错误会传播到下一组
          • 输出反馈（OFB）
            • 明文分组与前一分组的DES输出进行按位异或
            • 可以并行处理
            • 每个分组解密操作相互独立
        • AES
          • 快速、高效、易用、灵活
          • DES算法的替代技术之一
          • 可采用三种密钥长度：128b、192b和256b
        • IDEA
          • 解密过程与加密完全一样，子密钥的生成方法也相同，但子密钥的使用顺序和方式不同，需要进行数学变换成为解密子密钥，并几乎逆序使用
      • 流式加密
        • RC4
          • 状态向量初始化
          • 秘钥初始化变换
          • 初始置换
          • 加密运算（一直循环）
        • 子主题
    • 非对称秘钥加密
      • 公钥加密私钥解密（可保密可抵赖）
      • 私钥加密公钥解密（不可抵赖不保密）
      • RSA
        • de=1modφ(n)是指de与1关于φ(n)同余
        • de = φ(n）k+1
        • 公钥加密：C＝Me（mod n），私钥加密：C＝Md（mod n）
        • 公钥解密：M＝Ce（mod n），私钥解密：M＝Cd（mod n）
      • ElGamal
        • 公钥加密，私钥解密
      • 椭圆曲线加密（ECC）
    • 单向函数加密
      • 正向容易计算，逆向无法求解（Hash）
      • 采用特殊的数学函数（单向函数）对原消息进行加密处理，形成消息摘要（Message Digest），使之带有原消息的特征，但是难以复原为原消息
      • 应用例子
        • 用户密码安全
        • 分布式哈希表
        • P2P
        • Bloom过滤器
        • 信息存证
      • 特性
        • 单向性
        • 一致性（相同输入产生相同输出）
        • 随机性
        • 唯一性
        • 均匀性
      • 校验码
        • 奇偶校验
          • 偶校验：偶数个1，校验码就0；奇数个1，校验码为1
        • CRC
          • 1.将x的最高幂次为R的生成多项式G(x)转换成对应的R+1位二进制数
          • 2.将信息码（原始报文）左移R位，相当与对应的信息多项式C(x)*2R
          • 3.用信息多项式模二除以多项式Gx，得到R位的余数
          • 4.余数拼到信息码后面，得到编码后的保卫。
      • Hash函数
        • MD5（Message Digest Algorithm 消息摘要算法）
          • 以512-bit分组为单位来处理输入的信息
          • 最终输出128-bit消息摘要
          • 算法准备
            • 对信息进行填充，使其比特数（信息长度）对512求余的结果等于448
            • 后面附加一个以64-bit二进制数据表示的填充前信息的有效长度（以字节为单位）
        • SHA
          • SHA-2更为安全
          • 算法处理单元为32b
          • 对原消息的预处理与MD5算法相同
          • 要对中间变量设置初始值h
        • RIPEMD
          • 共有4个标准RIPEMD-128、RIPEMD-160、RIPEMD-256和RIPEMD-320，其对应输出长度分别为16B、20B、32B和40B
        • SM3
          • 国密单向函数（杂凑函数）标准
          • 以512bit数据块为处理单位，输出256bit哈希值
          • 算法流程
            • 消息填充
            • 分块
            • 迭代压缩
              • 压缩函数CF
      • 特殊单向函数：单向陷门函数
        • 设k为密钥，函数y=f(x, k)的计算很容易，而已知y和k，则不可能计算出x=f -1(y, k)，即函数f具有单向性；但是，若存在一个t和函数g，使得知道t就可以很容易地计算出x=g(y, t)，则称函数y=f(x)为单向陷门函数，而t就称为陷门（好比是函数的“后门”）
      • 消息指纹
        • 一旦改变输入消息中的数据，消息摘要就会发生不可预测的变化
• 数字签名
  • 数字签名是进行私钥加密的消息指纹，是公钥加密和单向函数的结合
  • 消息发送方Alice
    • 将公钥发送给Bob
    • 对原消息做hash，得到消息摘要d
    • 用私钥priKa加密摘要d，得到数字签名D
    • 发送消息和签名｛m，D｝
  • 接收方Bob
    • 分离从Alice收到的消息和签名｛m，D｝
    • 用Alice的公钥pubKa解密签名D，得到消息摘要d
    • 对收到的消息m做Hash，得到消息摘要d ′
    • 比较d和d ′，若相同，说明消息m没有被篡改
  • 场景
    • 自我验签
    • 对等验签
    • 公开验签
  • 数字证书
    • 公钥证书
    • 包括：持有数字证书的主体的身份信息、公钥和认证机构的名称
  • DSA
    • 其安全性与RSA类似，但比RSA更有优势的一个重要特点是两个质数可公开
  • 环签名
    • 签名者首先选定一个临时的签名者集合
    • 签名者利用自己的私钥和签名者集合中其他人的公钥，独立地产生签名，而无需他人协助
    • 签名者集合中的成员可能并不知道被包含在签名中
    • 由于不掌握签名者私钥，环签名无法被其他人伪造
    • 签名可被任何人验证
  • 盲签名
    • 特征
      • 不可泄露
      • 不可伪造
      • 不可抵赖
      • 不可跟踪
• 安全防范
  • 嵌入式
    • 地址翻译
    • 安全隧道
    • 虚拟局域网
    • 访问代理
  • 主动式
    • 身份认证
    • 信息加密
    • 漏洞扫描
    • 安全补丁
    • 沙箱环境
    • 堡垒机
  • 被动式
    • 网页防篡改
    • 入侵检测
    • 安全审计
    • 蜜罐主机
  • 网页防篡改
    • 数字签名
  • Intrusion Detection System 入侵检测系统 IDS
  • Security Audit 安全审计 SA
  • 网络隔离
• 安全攻击
  • 陷阱攻击
    • 虚假网站
    • 陷阱链接
  • Dos攻击（拒绝服务攻击）
    • 分布式拒绝服务攻击 Distributed DoS
      • 利用协议漏洞
      • 利用软件缺陷
      • 进行资源比拼
    • 同步洪水攻击 Syn Flood
      • 也称为TCP同步攻击、三次握手攻击、半连接攻击
    • 登陆攻击 Land
    • 死亡回显攻击 Ping of Death
    • Smurf回显攻击
    • UDP洪水攻击
    • Tear Drop泪滴攻击
    • E-mail Bomb电子邮件炸弹
    • Fake IP IP欺骗攻击
  • 劫持攻击
  • 利用协议的攻击
    • 中间人攻击
    • 缓存溢出攻击
    • 注入式攻击
    • 越权攻击
• 安全威胁
  • 通信侦听
  • 漏洞扫描
  • 零日攻击
  • 口令破解
  • 恶意代码
    • 病毒
      • 寄生性；感染性；破坏性
    • 木马
      • 独立性；隐蔽性；顽固性
    • 蠕虫
      • 用户不知情；大量消耗互联网资源
      • 速度很快，特征不明显，复制能力很强，无法查杀
• 安全协议
  • Diffie-Hellman算法
  • ECC密钥安全互换算法
  • PKI基本构建组成
    • 数字证书管理机构（CA）
    • 应用接口（API）
    • 数字证书库系统
    • 证书撤销清单系统（CRL）
    • 秘钥备份及恢复系统
  • 身份安全
    • Password Authentication Protocol 口令鉴别协议
    • Challenge-Handshake Authentication Protocol 挑战握手鉴别协议
    • Remote Authentication Dial-In User Service 远程拨号用户认证服务
      • 采用UDP传输
      • 端口1812用于认证服务，端口1813用于记账服务
    • Kerberos协议
    • Message Authentication Code 消息认证码
    • HMAC算法
      • 引入了密钥
      • 单向性，一次性
  • 传输安全
    • Point-to-Point Tunneling Protocol 点对点隧道协议
    • Layer 2 Tunneling Protocol 第二层隧道协议
    • Secure IP 安全IP
    • Authentication Header 鉴别报头
    • Encapsulating Security Payload 安全封装
    • Security Association，SA 安全关联
    • Secure Socket Layer 安全套接字层协议
    • Wired Equivalent Privacy 有线等效保密协议
    • Wi-Fi Protected Access 无线局域网保护接入协议
    • Wireless-LAN Authentication and Privacy Infrastructure 无线局域网鉴别和保密基础设施