软件设计师9：数据、网络安全

最新推荐文章于 2022-09-23 00:06:46 发布

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本文围绕数据安全展开，介绍了系统可靠性相关概念与模型，如串联、并联、模冗余系统。阐述了对称与非对称加密算法、信息摘要、数字签名、数字时间戳等数据安全与保密技术。还提及计算机网络安全，包括网络安全威胁原因、信息存储与传输加密方法、VPN、防火墙技术以及主动和被动攻击类型。

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数据安全

考点：
1.系统可靠性
2.数据安全与保密
3.计算机网络安全

系统可靠性

系统可靠性相关基本概念
- 系统可靠性：从系统开始运行到某个时刻t期间能够正常运行的概率，通常用R(t)表示
- 失效率：单位时间内失效的元件数与元件总数的比例。
- 平均无故障时间(MTBF)：两次故障间系统能够正常工作的时间平均值。与失效率互为倒数。
- 平均修复时间(MTRF)：从故障发生到机器修复平均所需的时间。用于表示计算机的可维修性。
- 可用性(A)：计算机的使用效率，它以系统在执行任务的任意时刻能够正常工作的概率来表示。A=MTBF/(MTBF+MTRF)
系统可靠性模型
- 串联系统：当且仅当所有子系统能够正常工作时，系统才能正常工作
  - 可靠性：R=R1xR2xR3x…xRn
  - 失效率：Y=Y1+Y2+Y3+…+Yn
- 并联系统：只要有一个子系统能够正常工作，系统就能正常工作。在并联系统中只有一个子系统是真正被需要的，其余n-1个子系统称为冗余子系统。随着冗余子系统数量的增加，系统的平均无故障时间也增加了。
- 模冗余系统：有m(m为奇数)个相同的子系统和一个表决器组成，经过表决器表决后，m个子系统中占多数相同结果的输出作为系统的输出。

数据安全与保密

对称加密算法
- DES：采用替换和移位（16轮），使用56位密钥可以将输入的64位原文转换成输出的64位密文。
- 3DES(三重DES)：在DES的基础上采用三重DES，使用两个56位的密钥K1/K2，效果相当于将密钥长度加倍。
  - 发送方：用K1加密、K2解密、再使用K1加密（每一次加解密都是DES）
  - 接收方：使用K1解密、K2加密、最后使用K1解密
- RC-5
- IDEA：明文和密文都是64位，使用128位的分组密钥。它比DES的加密性好，而且对计算机功能要求也没那么高。
- 对称加密存在几个问题
  - 对称密钥难以传输
  - 对称密钥的数目难以管理
  - 对称加密算法一般不能提供信息完整性的鉴别
  - 对称密钥的管理和分发工作是一件具有潜在危险和繁琐的过程
非对称加密算法：主要是解决密钥管理和分发的问题
- RSA：
- 对称加密算法的效率较高，而非对称加密算法的效率较低
信息摘要
- 信息摘要算法实际上是一个单向散列函数。数据块经过单向散列函数得到一个固定长度的散列值，攻击者无法通过散列值换选数据块。
- MD5:可以产生128位的散列值
- SHA：SHA-1可以产生160位的散列值，安全性高于MD5；SHA-2是组合值，有不同的位数，其中最受欢迎的是256位，即SHA256。
- 主要用途
  - 用户密码存储
  - 文件的完整性验证：若文件被篡改，产生的信息摘要会完全不一样
数字签名
- 发送方（签名者）：
  - 在原文中取一段信息摘要
  - 使用签名者的私钥加密该信息摘要
  - 将原文和信息摘要一起发送
- 接收方：
  - 在原文中使用相同的信息摘要函数获取信息摘要
  - 使用签名者的公钥解密收到的信息摘要密文
  - 对比二者可以确定签名是否有效，同时也可以验证原文的完整性
数字时间戳
- 数字时间戳技术是数字签名技术的一种变种的应用
- 数字时间戳服务(Digital Timestamp Service,DTS)是网上电子商务安全服务项目之一，能提供电子文件的日期和时间信息的安全保护。
- 数字时间戳是一个经过加密后形成的凭证文档，它包括3部分：
  - 需加时间戳的文件的摘要
  - DTS收到文件的日期和时间
  - DTS的数字签名(DTS的私钥加密)
SSL
- 安全套接层协议(Secure Sockets Layer)，主要是为了提高应用程序之间数据的安全系数。
- SSL安全协议主要提供的服务包括：
  - 用户和服务器的合法性认证
  - 加密数据以隐藏被传送的数据
  - 保护数据的完整性

计算机网络安全

网络安全相关概念
- 网络安全受到威胁的原因：
  - 网络上存在秘密信息
  - 网络系统存在缺陷
  - 传输的可控性差
  - 网络协议存在不完善的地方
- 信息存储安全如何保障：
  - 用户的标识和验证
  - 用户存取权限控制
  - 系统安全监控
  - 计算机病毒防治
  - 数据加密
- 信息传输加密：
  - 链路加密：只在节点间的传输链路加密，在节点中是明文出现的
  - 节点加密：在链路加密的基础上，节点中也是加密的。只不过加解密的算法由路径中的节点决定。
  - 端到端加密：在发送端加密，一直到接收端才解密
VPN技术：虚拟专用网
- 在逻辑上，通过一个虚信道（隧道）连接两个专用网，使其看起来是一个专用网
防火墙技术
- 防火墙的类型
  - 包过滤防火墙(网络层)：根据数据包(IP包)的头部字段进行过滤
  - 应用代理网关防火墙：
  - 状态监测技术防火墙：建立状态链接表，监控状态连接
- 防火墙技术
  - 屏蔽路由器可以实现包过滤防火墙，保证网络层安全
  - 双穴主机可以实现双宿网关防火墙（应用代理防火墙），保证应用层安全。双穴主机接收外部网络的数据包，验证后再根据内部网络的规则重新封装数据包，转发给内部网络的目的主机。
  - 屏蔽主机防火墙：堡垒主机+屏蔽路由器，结合上述两者的功能。
  - 屏蔽子网防火墙：支持网络层和应用层的安全功能，这是最安全的防火墙系统。
主动攻击和被动攻击
- 被动攻击：攻击者只是观察和分析某一个协议数据单元PDU，而不干扰信息流（截获）
- 主动攻击：攻击者对某个连接中经过的PDU进行各种处理（中断、篡改、伪造）
  - 更改报文流
  - 拒绝报文服务
  - 伪造连接初始化