安全基础知识_国密 sha256-优快云博客

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安全的本质CIA

机密性（Confidentiality）、完整性（Integrity）、可用性（Availability），我们可以简称为 CIA 三元组，是安全的基本原则。
机密性用一句话来说就是，确保数据只被授权的主体访问，不被任何未授权的主体访问。简单用一个词总结就是“不可见”。
完整性就是确保数据只被授权的主体进行授权的修改，简单来说，就是“不可改”。
可用性就是确保数据能够被授权的主体访问到，简单来说，就是“可读”。
通常来说，在互联网企业发展初期，可用性的优先级较高。如果涉及金钱相关的业务，则完整性的优先级更高；而涉及个人隐私相关的业务，则保密性的优先级更高。对于大部分企业而言，可用性在初期受到的挑战更多，则越发展越稳定，后期在可用性上的投入会逐渐降低。而完整性和机密性，会随着业务的发展，重要性越来越高，在企业的安全投入中，占比会越来越大。

安全原则IAAAA

黄金法则主要包含三部分：认证（Authentication）、授权（Authorization）、审计（Audit）。
黄金法则加上问责（Accounting）这一部分，组成“4A 法则”；还有的会加上身份识别（Identification），组成“IAAAA 法则”。不管被划分为几个部分，这些法则的中心内容都是相似的，都是围绕着识别、认证、授权、审计、问责这五个部分展开的。因此，黄金法则其实就是 IAAAA 法则更高一层的概括，它将识别和认证、审计和问责归纳到了一起，更加强调了这两两之间的协同性质。
认证形式可以大致分为三种。按照认证强度由弱到强排序，分别是：你知道什么（密码、密保问题等）；你拥有什么（门禁卡、安全令牌等）；你是什么（生物特征，指纹、人脸、虹膜等）。
常见的，在登录过程中，很多应用会在输入完账号密码后，让你进行手机验证，这其实就是结合了“你知道什么”和“你拥有什么”的双因素认证。
可信的身份认证是建立安全保障体系的第一步。
认证不仅是帐密登录，也可以是生物特征识别或者证书等形式；授权不只是基于简单规则的访问控制，基于内容或者会话的检测等也是授权的一部分；审计也不只是简单的翻日志，很多机器学习、异常检测的算法，也都能运用到审计中来。针对不同的数据，不同的访问形式，我们能够采用的认证、授权、审计技术都不尽相同。
***大部分情况下，事前防御属于认证，事中防御属于授权，事后防御属于审计。企业安全建设管理***。
安全问题需要自上而下的方式去进行管理和推动。
战略计划是一个较长期的安全目标，它和企业的长期发展目标相结合，保证安全的发展能够符合企业的长期发展方向。
战术计划会基于长期的安全目标，拆解出详细的任务计划，比如：项目列表、安全预算、人员扩张等。
操作计划则是对战术计划的具体实现，包括人员的分配、资源的投入、进度的安排等。
IAAAA是用来保证CIA的。
双因子认证，就是通过两种不同的方式来共同认证。比如之前网银交易的时候，既需要支付密码，也要u盾的一次性口令。

密码学基础

密码学是“黄金法则”的基础技术支撑。失去了密码学的保护，任何认证、授权、审计机制都是“可笑”的鸡肋。
DEA（国际数据加密算法，International Data Encryption Algorithm）。IDEA 由瑞士研究人员设计，密钥长度为 128 位。对比于其他的密码学算法，IDEA 的优势在于没有专利的限制。相比于 DES 和 AES 的使用受到美国政府的控制，IDEA 的设计人员并没有对其设置太多的限制，这让 IDEA 在全世界范围内得到了广泛地使用和研究。
AES 是国际上最认可的密码学算法。在算力没有突破性进展的前提下，AES 在可预期的未来都是安全的。
密算法 SM1 和 SM4 都属于对称加密的范畴。SM1 算法不公开，属于国家机密，只能通过相关安全产品进行使用。而 SM4 属于国家标准，算法公开，可自行实现使用。国密算法的优点显而易见：受到国家的支持和认可。
选取 CBC 和 CTR 这两种推荐使用的模式就可以满足大部分需求了，它们在性能和安全性上都有较好的保证。

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RSA 的数学难题是：两个大质数 p、q 相乘的结果 n 很容易计算，但是根据 n 去做质因数分解得到 p、q，则需要很大的计算量。RSA 是比较经典的非对称加密算法，它的主要优势就是性能比较快，但想获得较高的加密强度，需要使用很长的密钥。
ECC 是基于椭圆曲线的一个数学难题设计的。目前学术界普遍认为，椭圆曲线的难度高于大质数难题，160 位密钥的 ECC 加密强度，相当于 1088 位密钥的 RSA。因此，ECC 是目前国际上加密强度最高的非对称加密算法。
国密算法 SM2 也是基于椭圆曲线问题设计的，属于国家标准，算法公开，加密强度和国际标准的 ECC 相当。而国密的优势在于国家的支持和认可。

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在 SSH 登录、Git 上传等场景中，我们都可以将自己的公钥上传到服务端，然后由客户端保存私钥。
SHA 是美国开发的政府标准散列算法，分为 SHA-1 和 SHA-2 两个版本，SHA-2 细分的版本我们就不介绍了。和 MD5 相同，虽然 SHA 的唯一性也被破解了，但是这也不会构成大的安全问题。目前，SHA-256 普遍被认为是相对安全的散列算法，也是我最推荐你使用的散列算法。
国密算法 SM3 是一种散列算法。其属于国家标准，算法公开，加密强度和国际标准的 SHA-256 相当。和国密 SM2 一样，它的优势也在于国家的支持和认可。
在使用散列算法的时候，有一点需要注意一下，一定要注意加“盐”。所谓“盐”，就是一串随机的字符，是可以公开的。将用户的密码“盐”进行拼接后，再进行散列计算，这样，即使两个用户设置了相同的密码，也会拥有不同的散列值。同时，黑客往往会提前计算一个彩虹表来提升暴力破解散列值的效率，而我们能够通过加“盐”进行对抗。“盐”值越长，安全性就越高。

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对称加密具备较高的安全性和性能，要优先考虑。在一对多的场景中（如多人登录服务器），存在密钥分发难题的时候，我们要使用非对称加密；不需要可逆计算的时候（如存储密码），我们就使用散列算法。
在具体算法的选取上，只需要记住：对称加密用 AES-CTR、非对称加密用 ECC、散列算法用 SHA256 加盐。这些算法就能够满足大部分的使用场景了，并且在未来很长一段时间内，都可以保持一个较高的安全强度。
公私钥的易混点
加密：公钥加密私钥解密
签名：私钥加密公钥解密

国密算法记忆：
SM1：对称加密算法不公开
SM4: 对称加密算法公开
SM2：非对称加密
SM4: 散列算法不可逆

常用算法：
AES128+CTR
ECC
SHA256+salt
盐值一般和用户名等唯一标识放一块，进行关联，是一个固定不变的。盐值不用考虑保密性，只要完全随机且唯一对应即可。
在https中使用了DH密钥交换算法实现的。
通过私钥加密公钥解密，只能用来做签名，证明发送者拥有私钥。
对称效率高，非对称加密效率太低，所以一般都是非对称加密传递对承加密密钥，用对称加密传输数据，然后有效期后更换对称加密的秘钥。
盗版系统主要两种方式：一种是序列码存在一定的规则，软件在本地只是验证序列码是否符合这个规则。常见的带序列码生成器的，应该都是这种模式。另一种破解就是直接篡改软件的验证流程，跳过验证这个步骤，破解补丁就是用来干这个事情的。
彩虹表攻击是更高效的字典攻击。

身份认证

认证，也就是身份识别与认证（通常来说，识别和认证是一体的，因此后面我会用身份认证来指代识别和认证）。

身份认证不仅仅是一个输入账号密码的登录页面而已，应用的各个部分都需要涉及身份认证。
身份认证可以分为两个部分：对外认证和对内认证。

对外认证：其实就是应用的登录注册模块，它面向用户进行认证。对外认证的入口比较集中，一个应用通常只有一个登录入口。因此，我们可以在登录这个功能上，实现很多种认证的方式。

对内认证：除了应用本身需要有登录注册的模块，应用的各种内部系统同样需要涉及登录认证的功能，比如：服务器的登录、数据库的登录、Git 的登录、各种内部管理后台的登录等等。
对外认证是单一场景下的认证，对内认证是多场景下的认证。

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身份认证面临的威胁主要包括无认证、弱密码、认证信息泄露。

没有认证环节是所有应用和公司存在的最普遍的问题。尤其是在对内认证的部分，我们经常会看到，很多公司的数据库、接口、管理后台在使用的时候，并不需要经过认证这个环节。

弱密码也是一个普遍存在的问题。我常常觉得，安全最大的敌人是人类的惰性。设计一个好记的强密码并不是一件简单的事情，这也是弱密码屡禁不止的原因。

认证信息泄露，就是指黑客通过各种手段，拿到了用户的密码信息和身份凭证这样的认证信息。常见的手段包括钓鱼、拖库等等。更可怕的是，很多攻击对于用户来说都是无感知的。
除了密码的直接泄露以外，大部分的登录系统都无法应对重放攻击。重放攻击简单来说就是，黑客在窃取到身份凭证（如 Cookie、Session ID）之后，就可以在无密码的情况下完成认证了。
常见解决身份认证问题的方式：

对密码的强度进行限制（如强制使用字母、数字、特殊字符的组合密码，并达到一定长度），强制用户定期修改密码，对关键操作设置第二密码（如微信、支付宝的支付密码）等等。

不断地利用新技术去升级验证手段，帮助用户降低被“攻击”的风险。比如，通过手机验证替代密码验证（因为丢失手机的几率比丢失密码的几率低）；通过人脸、指纹等生物特征替代密码。

通过加密信道（如 HTTPS）来防止窃听；也可以通过给下发的凭证设置一个有效期，来限制凭证在外暴露的时间，以此来减少重放攻击带来的影响。
身份认证的最大的问题还是在于身份管理。随着公司业务的不断扩张，当账号体系变得越来越复杂时，如何对这些账号进行统一的管理，是解决身份认证问题的关键。而单点登录就是一个非常有效的解决方案。
单点登录（Single Sign On，SSO）：用户只需要进行一次认证，就可以访问所有的网页、应用和其他产品了。随着互联网产品形式的不断发展，单点登录的实现方式也经历了多次的升级革新。下面我为你介绍几种典型的单点登录方式，它们分别是：CAS 流程、JWT、OAuth 和 OpenID。
CAS（Central Authentication Service，集中式认证服务）流程。

CAS 是一个开源的单点登录框架，它不属于某一种单点登录的实现方式，而是提供了一整套完整的落地方案。

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①假如用户现在要访问某个应用App。

②应用需要进行认证，但应用本身不具备认证功能。因此，应用将用户重定向至认证中心的页面。比如，你在登录一个应用的时候，它显示你可以选择微信、QQ、微博账号进行登录，你点击微信登录，就跳转至微信的登录页面了。

③用户在认证中心页面进行认证操作。如果用户之前已经在其他应用进行过认证了，那么认证中心可以直接识别用户身份，免去用户再次认证的过程。

④认证完成后，认证中心将认证的凭据，有时会加上用户的一些信息，一起返回给客户端。也就是你在微信登录完成后，回到了应用 App。

⑤客户端将凭据和其他信息发送给应用，也就是说，应用 App 将微信的登录凭据发送给了应用后端。

⑥应用收到凭据后，可以通过签名的方式，验证凭据的有效性。或者，应用也可以直接和认证中心通信，验证凭据并获取用户信息。这也就是为什么应用App能够拿到你的微信头像了。

⑦用户完成认证。

JWT（JSON Web Token）是一种非常轻量级的单点登录流程。它会在客户端保存一个凭证信息，之后在你每一次登录的请求中都带上这个凭证，将其作为登录状态的依据。JWT 的好处在于，不需要应用服务端去额外维护 Cookie 或者 Session 了。但是，正是因为它将登录状态落到了客户端，所以我们无法进行注销等操作了。
OAuth（Open Authorization）的主要特点是授权，也是我们通常用 QQ、微信登录其他应用时所采用的协议。通过 OAuth，用户在完成了认证中心的登录之后，应用只能够验证用户确实在第三方登录了。但是，想要维持应用内的登录状态，应用还是得颁发自己的登录凭证。这也就是为什么 QQ 授权后，应用还需要绑定你的手机号码。这也就意味着，应用是基于 QQ 的信息创建了一个自身的账号。
OpenID（Open Identity Document）和 OAuth 的功能基本一致。但是，OpenID 不提供授权的功能。最常见的，当我们需要在应用中使用微信支付的时候，应用只需要收集支付相关的信息即可，并不需要获取用户的微信头像。
JWT 适用范围广，在单点登录的选取上面，如果想要将用户信息做统一管理，选择它最为简单；如果认证中心只是被用来维护账号密码，由业务去维护用户所绑定的其他手机等信息，那么，采用 OAuth 更合适。
kerberos也算是单点登录的一种，不过更多的应用于面向服务的认证。比如分布式集群中，如何认证每一个服务节点都是可信的，通常会使用keerberos。
https://haveibeenpwned.com/

访问控制

授权”和“访问控制”其实是同一个概念，都是允许或者禁止某个用户做某件事情。现在行业内普遍用“访问控制”这个术语来讨论相关问题。因此，后续我们都会用“访问控制”来替代“授权”。如果你看到了这两种说法，知道它们是一个意思就可以了。

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①主体：请求的发起者。主体可以是用户，也可以是进程、应用、设备等任何发起访问请求的来源。

②客体：请求的接收方，一般是某种资源。比如某个文件、数据库，也可以是进程、设备等接受指令的实体。

③请求：主体对客体进行的操作。常规的是读、写和执行，也可以进一步细分为删除、追加等粒度更细的操作。

访问机制是否对请求进行授权，决定着这个操作能否顺利执行下去。常见的访问控制机制有 4 种：DAC、role-BAC、rule-BAC、MAC。
DAC（Discretionary Access Control，自主访问控制）：DAC 就是让客体的所有者来定义访问控制规则。

①在 DAC 中，访问控制的规则维护完全下发到了所有者手上，管理员在理论上不需要对访问控制规则进行维护。因此，DAC 具备很高的灵活性，维护成本也很低。相对地，尽管 DAC 降低了管理员的工作难度，但是会增加整体访问控制监管的难度，以至于安全性完全取决于所有者的个人安全意识。

②DAC 的特性其实就是将安全交到了用户手中，因此，DAC 适合在面向用户的时候进行使用。当用户需要掌控自己的资源时，我们通常会采取 DAC，来完成访问控制。比方说，Linux 中采用的就是 DAC，用户可以控制自己的文件能够被谁访问。
role-BAC（role Based Access Control，基于角色的访问控制）：role-BAC 就是将主体划分为不同的角色，然后对每个角色的权限进行定义。管理员只需要定义好每一个角色所具备的功能权限，然后将用户划分到不同的角色中去，就完成了访问控制配置的过程。

①role-BAC 是防止权限泛滥，实现最小特权原则的经典解决方案。

②role-BAC 更适合在管理员集中管理的时候进行使用。在这种情况下，所有的权限都由管理员进行分配和变更，所以，使用 role-BAC 可以大大降低管理员的工作难度，提高他们的工作效率。同样的原理也适用于应用，应用可以对不同的角色限定不同的操作权限，比如：运维人员给开发、产品、运维划分不同的机器操作权限。
rule-BAC（rule Based Access Control，基于规则的访问控制）：rule-BAC 就是制定某种规则，将主体、请求和客体的信息结合起来进行判定。
DAC 是所有者对客体制定的访问控制策略，role-BAC 是管理员对主体制定的访问控制策略，而 rule-BAC 可以说是针对请求本身制定的访问控制策略。
防火墙通过将请求的源 IP 和端口、目标 IP 和端口、协议等特征获取到后，根据定义好的规则，来判定是否允许主体访问。比如，限制 22 端口，以拒绝 SSH 的访问。同样地，应用也往往会采取风控系统，对用户异常行为进行判定。
MAC（Mandatory Access Control，强制访问控制）：MAC 是一种基于安全级别标签的访问控制策略。

①为了保证机密性，MAC 不允许低级别的主体读取高级别的客体、不允许高级别的主体写入低级别的客体；为了保证完整性，MAC 不允许高级别的主体读取低级别的客体，不允许低级别的主体写入高级别的客体。这么说有些难以理解，我们可以这样来记：机密性不能低读、高写；完整性不能高读、低写。

②BLP：向下读，向上写。

③MAC 是安全性最高的访问控制策略。

威胁评估主要有三个步骤：识别数据、识别攻击、识别漏洞。

①安全保护的核心资产就是数据。

②识别攻击的核心就是，明确什么样的数据有价值被攻击。
DAC、role-BAC、rule-BAC 和 MAC。它们的特点分别是：自主访问控制、基于角色的访问控制、基于规则的访问控制和基于标签的访问控制。
DAC 适合面向用户；role-BAC 适合集中管理使用；rule-BAC 适合复杂场景；MAC 安全性最高，一般只出现在政府系统中。在实际的工作中，我们往往需要把它们进行组合使用。
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