网络安全复习笔记

零——复习资料

• 网络安全基础应用与标准（第六版）
• Netsec中文译版课件

第一章——引言

1.1 CIA三元组

• 机密性（Confidentiality)：数据机密性；隐私性
• 完整性（Integrity）:数据完整性；系统完整性
• 可用性（Availability）

为了使安全场景更全面又提出新的概念，提及较多的有：真实性，可计量性

安全的三个等级

分为低中高（了解）

1.2 OSI安全体系结构

• 安全攻击：威胁信息安全的行为
• 安全机制：检测防范恢复的机制
• 安全服务：增强，传递安全的服务

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X.800定义OSI安全体系结构
RFC4949 定义威胁和攻击

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• 威胁：可能造成攻击的潜在攻击
• 攻击：故意避开安全防范进行破坏安全的行为

1.3 安全攻击

被动攻击

本质是监听，获取传输的目标信息，被动攻击有两种形式。

• 消息内容泄露攻击
• 流量分析攻击

主动攻击（则试图改变系统资源或影响系统操作)

）

有四类

• 假冒 ：一个实体假冒成另一个实体
• 重放 ：截取，重传，产生非授权
• 改写信息 : 篡改，延迟，重排等
• 拒绝服务 ：禁止已授权对象或设备

对比

1. 被动攻击：不影响系统资源，不影响系统操作
   主动攻击：试图改变系统资源或影响系统操作

2. 被动攻击：易发现
   主动攻击：不易发现

1.4 安全服务（X.800定义）

• 认证（authentication）：确保信息实体是真实的
• 访问控制（access control）：限制控制通过通讯链路访问主机的活动
• 数据机密性（data confidentiality）：防御被动攻击（passive attack），防止流量劫持。
• 数据完整性（data integrity）：确保消息收发是一致的
• 不可抵赖性（nonrepudiation）：防止发送者或接收者否认一个传输消息
• 可用性服务（availability service）：当收到命令，主机可以正常处理服务

第二章 对称加密和信息机密性

2.1 密码分类

按一下三个角度分类

• 明文转换密文的类型
  所有算法都基于替换和换位，要求信息不得缺失

• 使用的密钥数
  若双方使用同意密钥则为：对称，单钥，私钥或传统加密
  若不同，则为非对称，双钥，宫钥加密

• 明文处理方式
  分组密码一次处理一个元素
  流密码连续地处理输入元素，每次产生一个输出元素

攻击类型

攻击类型	攻击所需要的信息
唯密文（Ciphertext only）	1.加密算法 2.要解密的密文
已知密文（Known plaintext）	1.加密算法 2.要解密的密文 3.一个/多个密钥产生的密文
选择明文（Chosen plaintext）	1.加密算法 2.要解密的密文 3.某段明文+该段明文的密文
选择密文（Chosen ciphertext）	1.加密算法 2.要解密的密文 3.密文+该段密文解密出的明文
选择文本（Chosen text）	1.加密算法 2.要解密的密文 3. 密文+该段密文解密出的明文 4.某段明文+该段明文的密文

暴力攻击（Brute Force Attack)

破译是很难预估的，若算法无弱点，有x个可能的密钥，则需要x/2次才有可能完全破解。暴力攻击就是穷举所有的可能性。

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Feistel密码结构

很多对称加密算法的结构

简而言之：文本一分为二，右端由一个初始的轮函数加密，与左端进行异或，并将结果对换，如此往复，且每次子密钥/轮函数（k/f）都不同，都是基于上一次迭代演算来的。迭代16次。

Felstel设计要素

• 分组大小：分组越细致安全性越高，但是加密解密效率降低，目前都为128bit
• 密钥大小：同上，目前主流也为128bit
• 迭代轮数：轮次多少不能显著提升安全性，因为本质是单局处理，一般16轮。
• 子密钥产生算法：越复杂越难破解
• 轮函数：同上
• 快速软件加密/解密：算法执行速度
• 容易分析：越容易越易破解

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2.2 对称加密算法

数据加密标准（DES）

算法描述：明文64bit，密钥长度56bit，16轮迭代，以原始56比特密钥为基础产生16组子密钥。第一次使用第16次的子密钥，最后一次使用第一次的子密钥。

强度：至少目前无公开说明该算法有缺陷。只能通过穷举

2.5 分组密码工作方式(了解)

工作模式	简略
电子密码本模式（ECB）	1.每次加密密钥相同 2.相同明文=相同密文 3. 64bit工作模式易暴露
密码分组连接模式（CBC）	1.每次加密密钥相同 2. 从第二次输入开始，输入是当前密文与前一个密文分组的异或
密码反馈模式（CFB）	1. 某一初始向量（IV）首先进行加密，然后与明文进行异或，最后继续反馈到加密算法内 2. 不能并行输入 3. 不损失安全性前提下更简单的处理一个块
计数器模式（CTR）	1.一个计数器对应一个分组，计数器+密钥进行加密

第三章 公钥密码和消息认证

消息认证：防止被动攻击（窃听），主动攻击（伪造数据和业务）的方法。

常规加密的消息认证

• 密钥:使用相同密钥才能加密解密消息
• 序列号：感知是否被篡改
• 时间戳：是否在正确的时间接收消息

非加密消息认证

特点：在内容上附加认证标签。不加密信息

消息认证码（MAC）

内容：将一段加密的消息认证码（MAC），附着到明文上传递给目标，目标有相同密钥可以解密加密的MAC，解密MAC和传递的MAC一样，则说明消息未被篡改，消息来源合法。

3.2 安全散列函数

特性/要求：

• 散列函数适用任意长度的数据
• 散列函数生成的散列值是定长的
• 计算密文是易实现的
• 单向性：不可由密文推演到明文
• 抗第二原像攻击性：对于相同的密文，他们的明文不可一致
• 抗碰撞性：凭计算是不可能计算（或者说很难计算），明文不一致的输入他们的密文相同。

• 预映射阻力：对于给定的输出，应该非常困难（在实际上是不可能）找到一个输入，使得哈希函数的输出等于给定的输出。
• 二次预映射阻力：对于给定的输入，应该非常困难（在实际上是不可能）找到另一个输入，使得两个输入的哈希函数的输出相同。
• 碰撞阻力：应该非常困难（在实际上是不可能）找到两个不同的输入，使得他们的哈希函数的输出相同。
  ————copilot

满足前五个为弱散列函数，前六个为强散列函数

3.4 公钥密码

组成

• 明文
• 加密/解密算法
• 公钥和私钥
• 密文

思想

假设两个通信方A，B，通信前每人会生成两个密钥，一个为公钥一个为私钥，公钥是公开的。若A向B发送消息，则A需要使用公钥进行加密，发送给B，B再用私钥解密，其他人不可对公钥进行逆向解密，只有公钥发行者才可以通过密钥解密。

3.5 公钥密码算法

RSA （重要）

算法步骤

①选择两个不相等质数p，q
②计算φ(n)=（p-1)(q-1) ; n=pq
③选择一个整数e，满足：1<e<φ(n);e与φ(n)互为质数
④再选择一个d，满足ed≡1(mod φ(N)) （ed/φ(N)=1）
⑤则公钥为（e,n)
⑥私钥为（d，n)

• 加密：给定明文M，计算密文$C=M^{e}modN$。

• 解密：给定密文C，计算明文$M=C^{d}modN$。

算法安全

①数学攻击：使用越大位数d的数字，越可以防范数学攻击。
②时间攻击：通过解密的运行时间推断d的长度，可以引入随机延迟
③选择密文攻击：通过选择发送目的性的数据块分析所需的信息，可以引入无意义的文本填充。

Diffie-Hellman密钥交换

目的：安全交换密钥

算法步骤

①甲与乙共享一个大的质数p和一个基g（1<g<p)
②甲选择一个密钥a，计算$A=g^a$