計(jì)算機(jī)安全的核心 ：CIA
1.機(jī)密性[防止信息泄露]C
數(shù)據(jù)機(jī)密性
隱私性
2.完整性[防止信息被篡改]I
數(shù)據(jù)完整性
系統(tǒng)完整性
3.可用性[確保資源可用]A
兩個(gè)概念：認(rèn)證性，責(zé)任可追蹤性
OSI安全框架雅任，X.800
1.為了有效評(píng)價(jià)一個(gè)機(jī)構(gòu)的安全需求，并對(duì)各種安全產(chǎn)品和策略進(jìn)行評(píng)估和選擇疑务，負(fù)責(zé)安全的管理員需要以某種系統(tǒng)的方法來(lái)定義安全需求并描述滿(mǎn)足這些需求的措施
2.ITU-T X.800 “Security Architecture for OSI”即OSI安全框架；
提供了一個(gè)定義和提供安全需求的系統(tǒng)化方法；
提供了一個(gè)有用的學(xué)習(xí)研究的概貌。
3.OSI安全框架主要關(guān)注信息安全的三個(gè)方面:
-安全攻擊将宪，security attack
任何危及系統(tǒng)信息安全的活動(dòng)绘闷。
-安全機(jī)制橡庞，security mechanism
用來(lái)保護(hù)系統(tǒng)免受偵聽(tīng)、阻止安全攻擊及恢復(fù)系統(tǒng)的機(jī)制印蔗。
-安全服務(wù)扒最，security service
加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和信息傳輸?shù)陌踩缘囊环N服務(wù)。
X.800:為系統(tǒng)協(xié)議層提供的服務(wù)华嘹，用來(lái)保證系統(tǒng)或數(shù)據(jù)的傳輸有足夠的安全性吧趣。
三種主要概念
1.安全攻擊，security attack
任何危及系統(tǒng)信息安全的活動(dòng)耙厚。
2.安全機(jī)制强挫，security mechanism
用來(lái)保護(hù)系統(tǒng)免受偵聽(tīng)、阻止安全攻擊及恢復(fù)系統(tǒng)的機(jī)制薛躬。
3.安全服務(wù)俯渤，security service
加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和信息傳輸?shù)陌踩缘囊环N服務(wù)。
三種基本安全服務(wù)
X.800:
為系統(tǒng)協(xié)議層提供的服務(wù)型宝，用來(lái)保證系統(tǒng)或數(shù)據(jù)的傳輸有足夠的安全性八匠。
RFC 2828[Internet Security Glossary ]:
定義：一種由系統(tǒng)提供的對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行特殊保護(hù)的處理或通信服務(wù)；安全服務(wù)通過(guò)安全機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)安全策略趴酣。
攻擊認(rèn)證的定義
威脅：威脅是利用脆弱性的潛在危險(xiǎn)
攻擊：有意違反安全服務(wù)和侵犯系統(tǒng)安全策略的智能行為
攻擊的類(lèi)型(X.800和RFC 2828)
?被動(dòng)攻擊：試圖了解或利用系統(tǒng)的信息但不影響系統(tǒng)資源梨树。
?主動(dòng)攻擊：試圖改變系統(tǒng)資源或影響系統(tǒng)運(yùn)作。
兩種不同的認(rèn)證： 實(shí)體認(rèn)證和數(shù)據(jù)源認(rèn)證
密碼體制分兩大類(lèi): （重點(diǎn)）
單鑰體制（對(duì)稱(chēng)算法）
K1=K2
雙鑰體制（公鑰算法）
K1?K2
對(duì)稱(chēng)密碼的要求:
一般要求：
1岖寞、加密解密用相同的密鑰
2抡四、收發(fā)雙方必須共享密鑰
安全性要求：
1、密鑰必須保密
2仗谆、沒(méi)有密鑰指巡，解密不可行
3跨释、知道算法和若干密文不足以確定密鑰
密碼學(xué)分組：分組密碼
1.對(duì)稱(chēng)密碼（Symmetric Cipher）
明文
密文
密鑰
加密算法 解密算法 （互逆）
明文按組（含多個(gè)字符）加密。（也稱(chēng)為分組密碼厌处，Block Cipher）
?分組密碼鳖谈，就是一個(gè)明文分組被當(dāng)作一個(gè)整體來(lái)產(chǎn)生一個(gè)等長(zhǎng)（通常）的密文分組的密碼，通常使用的是128位分組大小阔涉。
?分組密碼的實(shí)質(zhì)是缆娃，設(shè)計(jì)一種算法，能在密鑰控制下瑰排，把n比特明文簡(jiǎn)單而又迅速地置換成唯一n比特密文贯要，并且這種變換具可逆性（解密）。
分組密碼設(shè)計(jì)的基本原則：擴(kuò)散混淆
1.擴(kuò)散(diffusion)
將明文及密 鑰的影響盡可能迅速地散布到較多個(gè)輸出的密文中（將明文冗余度分散到密文中）椭住。產(chǎn)生擴(kuò)散的最簡(jiǎn)單方法是通過(guò)“置換(Permutation)”（比如：重新排列字符）崇渗。
2.混淆(confusion)
其目的在于使作用于明文的密鑰和密文之間的關(guān)系復(fù)雜化，是明文和密文之間京郑、密文和密鑰之間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)特性極小化宅广，從而使統(tǒng)計(jì)分析攻擊不能奏效。通常的方法是“代換（Substitution)”（回憶愷撒密碼）些举。
AES算法的基本參數(shù)：迭代次數(shù)跟狱，密鑰，分組的長(zhǎng)度
1.核心思想：迭代交替地使用代換（S）户魏、置換（P）
2.SPN—代換置換網(wǎng)絡(luò)
3.Feistel
?分組長(zhǎng)度足夠大（128-256比特）
?密鑰量要足夠大（128）
?迭代輪次（16）
?子密鑰產(chǎn)生算法要足夠復(fù)雜
?輪函數(shù)
?快速軟驶臊、硬件實(shí)現(xiàn)
?簡(jiǎn)化分析難度（破譯是困難的，但算法卻簡(jiǎn)潔清晰）
AES算法的基本過(guò)程：四個(gè)步驟
字節(jié)代換
行移位
列混淆
輪密鑰加
分組密碼的工作模式
分組密碼加密固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)分組,需要使用一些實(shí)際的方法來(lái)加密任意數(shù)量的明文
分組密碼算法是基本構(gòu)件叼丑，如何實(shí)際應(yīng)用需要更多的考慮
五種工作模式：
?電碼本模式（ECB）
相同的明文對(duì)于相同的密文
結(jié)構(gòu)化明文
消息有重復(fù)部分
主要用于發(fā)送少數(shù)量的分組數(shù)據(jù)
?密碼分組鏈接模式（CBC）
?密碼反饋模式（CFB）
?輸出反饋模式（OFB）
?計(jì)數(shù)器模式（CTR）
效率
可并行加密
預(yù)處理
吞吐量?jī)H受可使用并行數(shù)量的限制
加密數(shù)據(jù)塊的隨機(jī)訪問(wèn)
可證明安全
簡(jiǎn)單性（只要求實(shí)現(xiàn)加密算法）
密碼學(xué)：公鑰
使用兩個(gè)密鑰：公密鑰关翎、私密鑰
加解密的非對(duì)稱(chēng)性
利用數(shù)論的方法
是對(duì)對(duì)稱(chēng)密碼的重要補(bǔ)充
解決了密鑰交換和數(shù)字簽名基本問(wèn)題
公鑰密碼組成部分
六個(gè)組成部分：
明文，密文：
公鑰鸠信，密鑰纵寝；
加密，解密算法症副；
公鑰密碼體制應(yīng)該滿(mǎn)足哪些要求
一般要求：
1店雅、加密解密算法相同，但使用不同的密鑰
2贞铣、發(fā)送方擁有加密或解密密鑰闹啦，而接收方擁有另一個(gè)密鑰
安全性要求：
1、兩個(gè)密鑰之一必須保密
2辕坝、無(wú)解密密鑰窍奋，解密不可行
3、知道算法和其中一個(gè)密鑰以及若干密文不能確定另一個(gè)密鑰
RSA
加密： C≡Me mod N, where 1<M<N
解密： M≡Cd mod N
公鑰為（e，N）琳袄， 私鑰為（d江场，N）
必須滿(mǎn)足以下條件：
Med ≡ M mod N
計(jì)算Me和Cd是比較容易的
由e和n確定d是不可行的
[(a mod n) × (b mod n)] mod n = (a × b) mod n
RSA算法的密鑰生成過(guò)程
隨機(jī)選擇兩個(gè)不等的大素?cái)?shù) p, q
計(jì)算 N=p.q
注意 ?(N)=(p-1)(q-1)
選擇 e使得1<e<?(N),且gcd(e,?(N))=1
解下列方程求出 d
e.d≡1 mod ?(N) 且 0≤d≤N
公布公鑰: KU={e,N}
保存私鑰: KR={d,N}
RSA算法的基本運(yùn)算方法
RSA的使用
發(fā)送方要加密明文M:
獲得接收方的公鑰 KU={e,N}
計(jì)算: C≡Me mod N, where 0≤M<N
接收方解密密文C:
使用自己的私鑰 KR={d,N}
計(jì)算: M=Cd mod N
注意：M必須比N小
RSA公鑰體制的安全性建立在哪種事實(shí)之上
Diffie-Hellman密鑰交換的安全性建立在如下事實(shí)之上：求關(guān)于素?cái)?shù)的模冪運(yùn)算相對(duì)容易，而計(jì)算離散對(duì)數(shù)問(wèn)題卻非常困難窖逗；對(duì)于大素?cái)?shù)址否，求離散對(duì)數(shù)問(wèn)題被認(rèn)為是計(jì)算不可行的。
EGCD
Hash 與MAC 部分
Hash不是加密解密函數(shù)
Hash 函數(shù)當(dāng)用來(lái)提供消息認(rèn)證功能時(shí)碎紊，hash 函數(shù)值通常被稱(chēng)為消息摘要
HASH 的功能佑附，安全定義
Hash 函數(shù)的定義：
Hash函數(shù)是將任意長(zhǎng)度的報(bào)文映射成一個(gè)較短的定長(zhǎng)輸出報(bào)文的函數(shù).
如下形式: h = H(M), M是變長(zhǎng)的報(bào)文,h是定長(zhǎng)的Hash值.
Hash函數(shù)的目的是為文件、報(bào)文或其它的分組數(shù)據(jù)產(chǎn)生“數(shù)字指紋”.
要求：
單向性
弱抗碰撞性
強(qiáng)抗碰撞性
報(bào)文認(rèn)證碼（MAC）的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造方法：CMAC,HMAC
認(rèn)證(Authentication)是防止主動(dòng)攻擊的重要技術(shù),對(duì)開(kāi)放系統(tǒng)安全性起到重要作用.
認(rèn)證的主要目的
實(shí)體認(rèn)證(發(fā)送者非冒充)
報(bào)文認(rèn)證(驗(yàn)證信息的完整性)
CMAC—基于分組加密的MAC
CMAC即CBC-MAC
計(jì)算方法：M=M1+M2+…+Mn
C1=E(K,M1)
C2=E(K,[M2+C1])
C3=E(K,[M3+C2])
……
Cn=E(K,[Mn+Cn-1])
Output: T=MSBtlen(Cn)
HMAC--基于hsah函數(shù)的消息認(rèn)證碼
HMAC (RFC 2104)
HMACK = H[(K+ + opad) ||
H[(K+ + ipad)|| M]]
報(bào)文認(rèn)證碼的應(yīng)用
SHA-3的基本操作仗考，基本迭代結(jié)構(gòu)
密鑰交換
數(shù)字簽名的基本概念
數(shù)字簽名是認(rèn)證的重要工具
為什么需要數(shù)字簽名：
報(bào)文認(rèn)證用以保護(hù)雙方之間的數(shù)據(jù)交換不被第三方侵犯音同；但它并不保證雙方自身的相互欺騙。
http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/08/what_is_a_digital_signature.html
目標(biāo)：防止報(bào)文被偽造秃嗜，用于保證數(shù)據(jù)的完整性
操作：簽名者對(duì)改報(bào)文產(chǎn)生一串公開(kāi)且他人無(wú)法偽造的數(shù)據(jù)串
方法：PKC+Hash
密鑰交換協(xié)議：Diffie-Helfman協(xié)議权均，基本過(guò)程
簡(jiǎn)稱(chēng)DH密鑰交換
DH方法針對(duì)的是以下困難的局面：Alice和Bob 想共有一個(gè)密鑰，用于對(duì)稱(chēng)加密锅锨。但是他們之間的通信渠道是不安全的叽赊。所有經(jīng)過(guò)此渠道的信息均會(huì)被敵對(duì)方：Eve看到。哪他們要如何交換信息橡类，才能不讓Eve知道這個(gè)密鑰呢蛇尚？
以下是DH協(xié)議的方案：
Alice和Bob先對(duì)p 和g達(dá)成一致芽唇，而且公開(kāi)出來(lái)顾画。Eve也就知道它們的值了。Alice取一個(gè)私密的整數(shù)a匆笤，不讓任何人知道研侣，發(fā)給Bob 計(jì)算結(jié)果：A=ga modp. Eve 也看到了A的值。類(lèi)似,Bob 取一私密的整數(shù)b,發(fā)給Alice計(jì)算結(jié)果B=gb mod p.同樣Eve也會(huì)看見(jiàn)傳遞的B是什么炮捧。Alice 計(jì)算出S=B a mod p=(gb)a modp=gabmod p.Bob 也能計(jì)算出S=Ab mod p=(ga)bmodp=gabmod p.Alice 和 Bob 現(xiàn)在就擁有了一個(gè)共用的密鑰S.雖然Eve看見(jiàn)了p,g, A and B, 但是鑒于計(jì)算離散對(duì)數(shù)的困難性庶诡，她無(wú)法知道a和b 的具體值。所以Eve就無(wú)從知曉密鑰S 是什么了咆课。
認(rèn)證系統(tǒng)
證書(shū)的定義末誓，功能，證書(shū)鏈
認(rèn)證中心CA：頒發(fā)和撤銷(xiāo)證書(shū)
PKI的基本概念與功能
PKI=Public Key Infrastructure
公鑰基礎(chǔ)設(shè)施
Public Key Infrastructure：用來(lái)提供可靠易用的公鑰密碼操作的系統(tǒng)的總稱(chēng)书蚪。
主要目標(biāo)：保障大型開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)安全喇澡。
所采用技術(shù)：用非對(duì)稱(chēng)密碼學(xué)原理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)并提供安全服務(wù)、具有通用性殊校，并遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)晴玖。
（kerberos,FIM不考）
認(rèn)證協(xié)議（重點(diǎn)）
弱認(rèn)證(基于口令的認(rèn)證)
口令弱
強(qiáng)認(rèn)證(質(zhì)詢(xún)-應(yīng)答協(xié)議)
密鑰強(qiáng)
弱認(rèn)證
口令
用戶(hù)提供一個(gè)口令，計(jì)算機(jī)驗(yàn)證該口令。如果輸入的口令是和該用戶(hù)相對(duì)應(yīng)的口令呕屎，則用戶(hù)的身份得到認(rèn)證让簿，否則，拒絕該口令秀睛，同時(shí)認(rèn)證失敗 尔当。
口令認(rèn)證協(xié)議
Alice：g^x. M^pw
Bob: g^y. N^pw
g, M，N是 Z_q 的生成元
x蹂安，y是隨機(jī)數(shù)居凶，pw是口令，映射成群Z_q上的元
最后雙方得到 g^(xy)
什么是離線(xiàn)字典攻擊
攻擊者可通過(guò)窮舉字典中的口令藤抡，從而猜測(cè)出特定用戶(hù)的口令侠碧。兩個(gè)條件：
1、口令在字典中缠黍；
2弄兜、可以判斷選用的口令是否正確；
強(qiáng)認(rèn)證（以公鑰體制的協(xié)議為主）
密鑰
假設(shè)用戶(hù)U想向系統(tǒng)S認(rèn)證自己瓷式。設(shè)U和S有個(gè)協(xié)商好的秘密函數(shù)f替饿。質(zhì)詢(xún)－應(yīng)答認(rèn)證系統(tǒng)就是這樣一個(gè)系統(tǒng)：S發(fā)送一個(gè)隨機(jī)消息m（Challenge）給U，用戶(hù)U回應(yīng)以m的變形r=f(m)（Response）贸典。S通過(guò)獨(dú)立計(jì)算r來(lái)驗(yàn)證r视卢。
（本次以公鑰體制的協(xié)議為主）
如何求乘法逆元（待解決）
Zn 中的任一整數(shù)有乘法逆元，當(dāng)且僅當(dāng)該整數(shù)與n 互素廊驼。
最大公約數(shù)
gcd [a(x), b(x)] = gcd [b(x), a(x)mod b(x)]
