导图社区 网络安全——技术与实践思维导图
网络安全——技术与实践,网络安全策略是在某个安全域内,施加给所有与安全相关活动的一套规则;计算机网络是将地理位置不同、并具有独立功能能的多个计算机系统通过通信线路和设备连接起来、以功能能完善的网络软件实现网络中资源共享的系统。
编辑于2023-10-15 14:23:06Chapter 5大学英语,整理了Education、Media、Holidays and Festivals相关知识。
大学英语Chapter10, Constitution takes precedence over all state constitutions and laws, and over laws made by the U.S. Congress
网络安全——技术与实践,网络安全策略是在某个安全域内,施加给所有与安全相关活动的一套规则;计算机网络是将地理位置不同、并具有独立功能能的多个计算机系统通过通信线路和设备连接起来、以功能能完善的网络软件实现网络中资源共享的系统。
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Chapter 5大学英语,整理了Education、Media、Holidays and Festivals相关知识。
大学英语Chapter10, Constitution takes precedence over all state constitutions and laws, and over laws made by the U.S. Congress
网络安全——技术与实践,网络安全策略是在某个安全域内,施加给所有与安全相关活动的一套规则;计算机网络是将地理位置不同、并具有独立功能能的多个计算机系统通过通信线路和设备连接起来、以功能能完善的网络软件实现网络中资源共享的系统。
网络安全技术
保密性
安全攻击
网络安全策略
基本概念
在某个安全域内,施加给所有与安全相关活动的一套规则
不同等级
安全策略目标
一个机构对于所保护的资源要达到的安全目标。
机构安全策略
一套法律、规则及实际操作方法,用于规范一个机构如何管理、保护和分配资源,以便达到安全策略所规定的安全目标。
系统安全策略
描述如何将一个特定的信息系统付诸工程实现,以支持此机构的安全策略要求。
授权
访问控制策略
基于身份的策略
基于任务的策略
多等级策略
潜在的基本原则:责任
OSI安全体系结构
安全攻击
基本概念
安全威胁是指某个人、物、事件或概念对某一资源的保密性、完整性、可用性或合法使用所造成的危险。
具体实施
攻击
分类
故意(黑客渗透)
被动攻击
特点
只对信息进行监听(如搭线窃听),而不对其进行修改
更容易以更少的花费付诸实施
分类
信息内容泄露
流量分析
本质
窃听或监视数据传输
攻击目标
获取数据信息
对付此类攻击
重点是防范不是检测
主动攻击
特点
对信息进行故意的修改
分类
伪装攻击
重放攻击
消息篡改
拒绝服务
对付此类攻击
可检测并恢复造成的损坏和延迟,难防范
偶然(信息被发往错误的地方)
常见形式
口令窃取
欺骗攻击
缺陷和后门攻击
认证失效
协议缺陷
信息泄漏
指数攻击——病毒和蠕虫
拒绝服务攻击
三个阶段
基本的威胁
信息泄漏
窃听
搭线
其他更加错综复杂的信息探测攻击
完整性破坏
非授权的增删、修改
破坏
拒绝服务
攻击者通过对系统进行非法的、根本无法成功的访问尝试使系统产生过量的负荷,从而导致系统的资源在合法用户看来是不可使用的
系统在物理上或逻辑上受到破坏而中断服务
非法使用
侵入某个计算机系统的攻击者会利用此系统作为盗用电信服务的基点,或者作为侵入其他系统的“桥头堡”
主要可实现威胁
特点:一旦成功,就会直接导致其他任何威胁的实施
分类
渗入威胁
假冒
突破某一安全防线最常用的方法
旁路控制
授权侵犯
植入威胁
特洛伊木马
陷门
潜在威胁
安全机制
基本概念
用来检测、防范安全攻击并从中恢复系统的机制
X.800定义的安全机制
特定安全机制
加密
数字签名
访问控制
数据完整性
认证交换
流量填充
路由控制
公证
普遍安全机制
可信功能度
安全标志
事件检测
安全审计跟踪
安全恢复
安全机制与安全服务的关系
安全服务利用一种或多种安全机制来提供服务
安全机制实现了安全服务,安全服务实现了安全策略
许多使用的安全服务中都包含了加密机制
安全服务
基本概念
一种用来增强机构的数据处理系统安全性和信息传输安全性的服务。
用来防范安全攻击
两种定义
X.800:由通信开放系统的协议层提供,能确保系统或数据 传输足够安全的服务
定义的五类安全服务
认证
同等实体认证
数据源点认证
访问控制
数据保密性
连接保密性
无连接保密性
选择域保密性
流量保密性
数据完整性
具有恢复功能的连接完整性
无恢复功能的连接完整性
选择域连接完整性
无连接完整性
不可否认性
源点的不可否认性
信宿的不可否认性
RFC 2828:由系统提供的对系统资源进行特定保护的处理 或通信服务。
安全防护措施
基本概念
保护资源免受威胁的一些物理的控制、机制、策略和过程。
分类
密码技术
物理安全
人员安全
管理安全媒体安全
辐射安全
生命周期控制
对网络安全的需求
发展态势
计算机病毒层出不穷
特点
传播速度快
“混种病毒”
“变异病毒”
自我复制
主动攻击
主动感染
黑客的恶意攻击逐年增多
黑客技术+病毒传播
系统本身存在缺陷或漏洞
主要存在于操作系统和网络软件之中
eg.微软的Windows XP操作系统
各国军方加紧对信息战的研究
海湾战争
科索沃战争
巴以战争
。。。
敏感信息
产权信息
政府或企业的机密信息
信息的密级
秘密级
机密级
绝密级
国家政府对军事、经济、外交等领域严加控制的一类信息
网络应用
出现局限性
制订了下一代Internet(NGI)计划
无线网络安全
面临的威胁
网络安全性
无线蜂窝网络的安全性
无线数据网络的安全性
Ad hoc网络的安全性
防火墙技术
入侵检测技术
VPN技术
身份认证技术
完整性
网络安全模型
子主题
安全服务
计算机网络
定义
最简单的定义
一些互相连接的,自治的计算机系统的集合
通用定义
将地理位置不同、并具有独立功能能的多个计算机系统通过通信线路和设备连接起来、以功能能完善的网络软件实现网络中资源共享的系统
最简单的计算机网络
包含两台计算机的网络
最庞大的计算机网络
Internet
构成
分类
局域网
受地理跨度限制
城域网
广域网
不能提供低费用本地通信
组成部分
边缘部分
主机(用户的终端、服务器)
功能
通信
资源共享
核心部分
大量网络
连接这些网络的路由器
服务类别
面相连接的服务
无连接的服务
IPv4地址
特点
Internet上的主机至少用有一个IP地址
任何两台主机的IP地址不能相同
允许一台主机有多个IP地址
划分经历的三个阶段
分类的IP地址
最基本的编址方法
子网的划分
对分类IP地址方法的改进
无分类编址
最新的编址方法
结构及类别
由32位二进制数,即4个字节组成
组成
网络号
主机号
特殊地址格式:保留地址
网络地址
直接广播地址
有限广播地址
本机地址
子网及子网掩码
两级IP地址缺点
IP地址空间利用率很低
给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大,导致网络性能变坏
三级IP地址
体系结构
要完成相互传送文件应做到
(1)两台计算机之间必须有一条传送数据的通路。
(2)发起通信的计算机必须将数据通信的通路激活。
(3)要告诉网络如何识别接收数据的计算机。
(4)发起通信的计算机必须查明对方计算机是否已准备好接收数据。
(5)发起通信的计算机必须弄清楚,在对方计算机中的文件管理程序是否已做好文件接收和存储的准备工作。
(6)若两台计算机的文件格式不兼容,则至少其中一台计算机应完成格式转换。(7)对出现的各种差错和意外,应当有可靠的措施保证对方计算机最终能收到正确的文件。
网络协议
定义
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定
组成要素
语法
语义
同步
两种典型的网络体系结构
OSI/ISO体系结构
TCP/IP体系结构
分组交换技术
概念
一种生存性很强的网络
特点
网络中各个节点同等重要,可以避免某个节点成为打击目标
在战争中即使网络中的某些线路遭到破坏,网络的通信任务仍然能够完成
合法使用
安全机制
数字证书与公钥基础设施
KPI
组成
证书机构
注册机构
证书发布库
密钥备份与恢复
证书撤销
KPI应用接口
应用
认证服务
数据完整性服务
数据保密性服务
不可否认服务
公正服务
数字证书
生成步骤
密钥生成
注册
验证
证书生成
撤销步骤
脱机证书撤销状态检查
联机证书撤销状态检查
PKIX
DefiLlama
DeBank
CoinMarketCap
.........
可用性
密码学部分
密码学基本概念
明文P:需要秘密传送的可以读得懂的消息
密文C:明文经过密码变换后的不可读消息
加密:又明文到密文的数学变换
解密:从密文恢复出明文的数学变换
加密算法E:对明文进行加密时采用的一组规则
解密算法D:对密文进行解密时采用的一组规则
密钥k:加密和解密时使用的一组秘密信息
密码编码体制
可逆密码编码机制
按使用密钥数分类
单(私)钥密码体制
定义
kₑ=kᴅ,又称对称加密体制
所有经典加密算法都是单钥加密体制
数学表示方法:C=Eₖ(P),P=Dₖ(C)
要求
加强密算法
只有发送者与接收者知道的秘密密钥
必须通过一个安全通道分发密钥
通常假设加密算法时已知的,因此安全型依赖于密钥的保密,而不是算法的保密
一般的攻击方法
密码分析攻击
唯密文攻击
已知明文攻击
选择明文攻击
选择密文攻击
选择文本攻击
穷举攻击
已知加密和解密算法
需测试的密钥只有25个
明文所用的语言是已知的,且其意义易于识别
加密方案的安全性
无条件安全
无论有多少时间和计算能力,都不足以唯一地确定密文所对应的明文,密码都不能被破解
计算上安全
给定有限的计算资源,无法破解加密算法
破解密文的代价超出被加密信息的价值
破解密文需要的时间超出信息的有用寿命
双(公)钥密码体制
定义
kₑ≠kᴅ,又称非对称加密体制
非对称:加密消息与验证消息的实体无法解密消息与创造签名
运用两个密钥
公钥:公开供其他人使用,可用来加密消息,也可用来验证签名
私钥:只有自己知道。可用来解密消息,也可用来(创造)签名
组成部分
明文
加密算法
公钥和私钥
应用于
密钥分配
保密性
认证
eg.Kerberos
最早、最广泛被采用的服务基于对称密钥的认证服务
MIT开发的雅典娜计划的组成部分
协议使用强密码让客户端和服务器之间可以通过不安全的网络相互认证身份
原理:使用共享相同密钥的对称加密算法,以及电子通行证
实现
登录时,用户向认证服务器AS提供用户名和密码,AS对用户进行认证,并提供一个TGT票据给用户
当用户要访问服务器V提供的某种服务时,用户向TGS服务器提供他的TGT票据;TGS服务器对用户的TGT票据进行认证,然后箱用户发放一个V票据给用户
用户向服务器提供V票据,通过后访问服务器提供的服务
密文
解密算法
基本步骤
每个用户生成一对密钥
公钥公开发表
私钥自己保存
如果Bob希望与Alice通信,则用Alice的公钥加密消息
当Alice收到消息,用其私钥解密
要求
实体B容易计算生成密钥对(公钥PUb,私钥PRb)
发送者A容易计算生成相应的密文:C=E(PUb,M)
接收者B使用私钥解密密文时,比较容易通过计算恢复原始消息:M=D(PRb,C)=D[RPb,E(PUb,M)]
当攻击者已知公钥PUb时,不可能通过计算推导出私钥PRb
攻击者在已知公钥PUb和密文C的情况下,通过计算不可能恢复原始消息M
两个相关密钥中的任何一个都可以用于加密,另一个密钥用于解密:M=D[PUb,E(PRb,M)]=D[PRb,E(PUb,M)]
eg.
Diffie-Hellman密钥交换协议
目的:使得两个用户能够安全的交换密钥,供以后加密消息时使用
是公开交换秘密密钥的有效方法
步骤
所有用户都了解全局参数
大素数q
本原根a
用户希望交换密钥
选择私钥
计算公钥
用户向对方公开Y
缺点:无法抵抗中间人攻击
中间人能够与网络通信两端分别创建连接,交换其收到的数据,使得通信两端都认为自己直接与对方对话,事实上,整个会话都被中间人所控制
定义:中间人攻击指攻击者通过拦截正常的网络通信数据,并进行数据篡改和嗅探,而通信的双方却毫不知情。
该协议对于中间人攻击比较脆弱(不能认证参与者)
可以通过数字签名和公钥证书来克服,也可以加密通信,无法实现嗅探功能
RSA算法
最广泛接受和实现的公钥加密方法
属于分组密码,对于某个n,明文和密文是0~n-1的整数
密钥生成
1.选择p,q p and q都是素数且不相等 2.计算n=p×q 3.计算Φ(n)=(p-1)(q-l1) 4.选择整数e gcd(Φ(n),e)=1;1<e<Φ(n) 5.计算d ed=1modΦ(n) 6.公钥PU={e,n} 7.私钥PR={d,n}
加密
明文M<n 密文C=Mᵉ(mod n)
解密
密文 C 明文M=Cᵈ(mod n)
安全性
穷尽攻击
安全性在于对大数分解素因子的困难性
Elgamal公钥密码算法
应用
数字签名
加密
椭圆曲线加密术ECC(Elliptic-Curve Cryptography)
密钥生成
1.Alice首先构造一条椭圆曲线E,在曲线上选择一点G作为生成元,并求G的阶为n,要求n必须为素数 2.Alice选择一个私钥k(k<n),生成公钥Q=kG; 3.Alice将公钥组(E、Q、G)发送给Bob。
加密
1.Bob收到信息后,将明文编码为M,M为曲线上一点,并选择一个随机数r(r<n,n为G的阶) 2.Bob计算点C1,C2即两段密文:C1=M+rQ C2=rG 3.Bob把(C1,C2)发给Alice
解密
1.Alice收到密文后,为了获得M,只需计算C1-k*C2,因为C1-k*C2=M+rQ-krG=M+rkG-krG=M 2.将M解码即可
SM2算法
密钥生成
用户B的密钥对包括私钥d和公钥P ◆私钥:随机数d∈[1,n-1] ◆公钥:椭圆曲线上的P点 P=dG
加密
1.用随机数发生器产生随机数k∈[1,n-1] 2.计算点C1=kG=(x1,y1),将C转换为比特串 3.计算点S=hPʙ,若S是无穷远点,则报错并退出 4.计算点kPʙ=(x2,y2),将坐标x2,y2转换为比特串 5.计算t=KDF(x2Ⅱy2,klen),若t为全0比特串,则返回1 6.计算C2=M⊕t 7.计算C3=Hash(x2||M||y2)(Hash用SM3) 8.输出密文C(C1,C2,C3)
解密
1.从C取出比特串C1,将C,转换为椭圆曲线上的点,验证C1是否满足椭圆曲线方程。若不满足,则报错并退出 2.计算椭圆曲线上的点S=hC1,将S是无穷远点,则报错并退出 3.计算dʙC1=(x2,y2),将坐标x2,y2转换为比特串 4.计算t=KDF(x2||y2,klen),klen是C2的长度。若t为全0比特串,则返回1 5.从C取出比特串C2,计算M︐=C2⊕t 6.计算u=Hash(X2||M︐||y2),从C取出比特串C3,若u≠C3,报错并退出 7.输出明文M︐
应用
加密/解密
数字签名
密钥交换
按明文处理方式分类
分组密码
讲消息分组,然后对每组消息进行加密/解密
应用:处理数据分组的应用
现有的大多数密码机制都是分组密码
对称分组加密算法
DES
最广泛使用的加密方案
明文长度64比特
密钥长度56比特
16轮迭代
3DES
C=E(K3,D(K2,E(K1,P)))
AES
结构非常简单
只有轮密钥加使用了密钥。
每一步简单可逆,除轮密钥加其他每个步骤在解密算法中使用逆变换。
解密算法按逆序使用扩展密钥。
加密和解密的最后一轮都只包含3个步骤,为了使密码可逆。
流密码
每次加密数据流地一位或一个字节
连续处理输入元素,一次产生一个输出元素
数据逐比特加密
优势
一旦收到一个字节就可以开始加密解密操作
不需填充最后分组
比分组密码快
设计时需考虑
加密序列周期长
密钥流尽量接近真实随机数据流的性质
伪随机数生成器的输出收输入密钥值控制
应用:数据通信信道、浏览器/网络链路
A5
GSM中采用的加密算法,用于手机到基站无线链路的加密
执行效率高
缺点:位移寄存器级数短,可以用穷尽搜索法破译
RC4
特点
简单有效
密钥大小可变
面相字节,一次处理一个字节
基于随机交换的使用
原理
可变长密钥初始化S(S[0],S[1]...,S[255])
从始至终置换后的S包含有0到255的所有数
加密和解密时,字节k是从S的256个元素中按一种系统方式选出。
每次k值产生之后,要重新排列S的元素。
祖冲之ZUC密码
4G的国际标准
SM4
按明文转换成密文的操作类型分类
古典密码
代换(替换)
将明文字母替换成其他字母、数字或符号
如果把明文看作是二进制序列的话,那么代换就是用密文位串来代换明文位串
类型
单表代换
多表代换
弗纳姆密码
最早的代换密码:Caesar密码
形式化定义
c=E(3,p)=(3+p)mod(26)
c=E(k,p)=(p+k)mod(26)
p=D(k,c)=(c-k)mod(26)
置换(排列组合)
特点
又称换位密码
通过对字母(二进制序列)重新排序来隐藏消息内容
不会改变实际所使用的字母(二进制序列)
广泛用于现代分组密码的构造
eg.栅栏加密技术
按照对角线的顺序写出明文
按行的顺序读出作为密文
用来打乱消息的行数作为密钥
乘积
不可逆密码编码机制
消息认证及数字签名技术
消息认证与杂凑函数
消息认证
概念
允许通信者验证所收消息是否可信的措施
需求
能证实
内容没有被修改
消息来源是否可信
确实是在特定时刻或以特定序列发送
方法
消息加密
对称加密
公钥加密
非加密
生成认证标签,并且附在每一条消息上用于传输
两种方案
消息认证码
杂凑函数
目的:为文件、消息或其他数据块产生“指纹”
性质
H可适用于任意长度的数据块
H能生成固定长度的输出
对于任意给定的x,计算H(x)相对容易
对于任意给定值h,找到满足H(x) = h 的x在计算上不可行。 (抗原像性 或单向性)
对于任意给定的数据块x,找到满足H(y) = H(x) 的 y≠x 在计算上是不可行的。 (抗弱碰撞性)
找到满足H(x) = H(y)的任意一对(x,y)在计算上不可行。(抗强碰撞性)
应用
消息篡改检验
数字签名
基本概念
1.收方能够确认或证实发方的签名,但不能伪造 2.发方发出签名的消息给收方后,就不能再否认他所签发的消息 3.收方对已收到的签名消息不能否认,即有收报认证 4.第三者可以确认收发双方之间的消息传送,但不能伪造这一过程
分类
消息是否被压缩
对整体消息进行签名
对压缩的消息进行签名
按照消息/签名的对应关系划分
确定性数字签名
eg.RSA算法
随机化或概率式数字签名
eg.EIGamal算法
体制构成
签名算法
验证算法
与消息认证的区别
消息认证:当收发者之间没有利害冲突时,这对于防止第三者的破坏已经足够了
收方能够验证消息发送者身份是否被篡改
收方能够验证所发消息内容是否被篡改
数字签名:当收发双方存在利害冲突时,单纯用消息认证技术就无法解决他们之间的纠纷。必须采用数字签名技术
数字签名能确定消息来源的真实性
数字签名能保证实体身份的真实性
数字签名是不可否认的
与公钥加密的区别
公钥加密
A采用B的公开密钥对信息加密,A将密文发给B
B用自己的私钥对收到的密文解密,恢复出明文。
数字签名
A采用自己的私钥对消息m签名,A将m和签名发给B
B收到A的签名后,采用A的公钥来验证签名的有效性
随机数发生器
口令保护
中国商用杂凑函数SM3算法
处理过程:1.填充;2.分组;3.迭代压缩
密码协议
协议的基本概念
仲裁协议
裁决协议
自动执行协议
安全协议分类
密钥建立协议
认证协议
认证的密钥建立协议
秘密分拆协议
会议密钥分配和秘密广播协议
密码协议的安全性
Internet协议的安全性
网际层协议
IP协议
TCP/IP协议族的核心
网际层中最重要的协议
ARP协议
ICMP协议
IGMP协议
OSPF协议
BGP协议
传输层协议
TCP协议
UDP协议
应用层协议
RIP协议
HTTP协议
HTTPS
实现
用作HTTP客户端的代理与用作TLS客户端的代理一致
用户在合适端口向服务器发起连接,发送TLS_ClientHello,开始TLS信号交换。 当TLS信号交换以后,用户发起第一次HTTP请求,所有HTTP请求都以 TLS应用数据的形式发送。 然后就是传统HTTP操作。
异同点
异
HTTPS
双向身份认证
生成会话密钥
传输数据加密
数据完整性验证
防止数据包重放攻击
PGP
单向身份认证
存在公钥篡改的安全问题
时间戳不可信
信任模型存在缺陷
同
都是应用层协议
TELNET协议
SSH协议
DNS协议
SMTP协议
MIME协议
POP3协议
IMAP4协议
PGP协议
实现
认证
保密
压缩
电子邮件兼容
FTP协议
TFTP协议
NFS协议
SNMP协议
DHCP协议
H.323协议
SIP协议
NTP协议
FINGER协议
Whois协议
LDAP协议
NNTP协议
网络安全技术思维导图