《电子商务网络技术-电子教案-殷锋社 项目6 网络安全技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子商务网络技术-电子教案-殷锋社 项目6 网络安全技术（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课程内容,项目6 网络安全技术,任务一 网络安全的认知 任务二 计算机密码学 任务三 公钥基础设施PKI 任务四 身份认证、访问控制与系统审计 任务五 常用安全协议 任务六 网络攻击与防范 任务七 防火墙 任务八 计算机病毒,任务一 网络安全的认知,网络安全有多种定义，有的定义说：网络安全就是保护网上保存和流动的数据，不被他人窃取或修改；也有的定义认为：网络安全是指保护信息财产，以防止偶然的或未授权者对信息的泄漏、修改和破坏，从而导致信息的不可信或无法处理。参照ISO给出的计算机安全定义，通常认为计算机网络安全是指：“保护计算机网络系统中的硬件，软件和数据资源，不因偶然或恶意的原因遭到破坏、更
2、改、泄露，使网络系统连续可靠性地正常运行，网络服务正常有序。” 国际标准化组织在网络安全体系的设计标准（ISO 7498-2）中，定义了5大安全服务功能：身份认证服务、数据保密服务、数据完整服务、不可否认服务和访问控制服务。,1假冒 2窃听 3破坏完整性 4抵赖 5资源的非授权使用 6重放 7流量分析 8拒绝服务 9木马与病毒 10诽谤,项目6 网络安全技术,任务一 网络安全的认知 任务二 计算机密码学 任务三 公钥基础设施PKI 任务四 身份认证、访问控制与系统审计 任务五 常用安全协议 任务六 网络攻击与防范 任务七 防火墙 任务八 计算机病毒,任务二 计算机密码学,密码技术源远流长，自古
3、以来就广泛使用。古希腊人把秘密写在头皮上，然后等待头发重新长出（当然时效性极差）；我国古代也有人把大腿割破，藏入装有秘密信息的蜡丸，然后等待伤口长好（现在看来非常不人道）。我国北宋的曾公亮发明了我国的第一本军事密码本，他将常用的40个军事口令逐一编号，并用一首40个字的五言诗作为解密的钥匙。在第一次世界大战中，英国人破译了德国人的密码；在第二次世界大战中，美国人破译了日本人的密码，密码被破译的一方无不损失惨重。在计算机网络广泛使用之前，密码通常只在军队中使用；在计算机网络广泛使用之后，密码进入了崭新的大规模民用阶段。,1. 计算机密码的基本概念 加密前的数据称为明文（plaintext）或消息
4、（message），常用P或M表示，它可以是任意的二进制位流，如文本文件、图像、语音或视频数据。用某种方法伪装明文以隐藏它的内容的过程称为加密（encryption），加了密的明文称为密文（ciphertext），常用C表示，C有时和P一样大，有时稍大。把密文再转变为明文的过程称为解密（decryption）。 加密时要用到一个数学函数E与一个密钥K1，E叫做加密函数，也可以叫做加密算法，K1叫做加密密钥（encryption key）；同理，解密时也要用到一个数学函数D与一个密钥K2，D叫做解密函数，也可以叫做解密算法，K2叫做解密密钥（decryption key）。加密算法与解密算法统称
5、为密码算法。,加密与解密过程,2. 计算机密码的基本原则 计算机密码学中有一条基本原则：密码的安全性基于密钥的保密性，而不是基于密码算法的保密性。这意味着密码算法可以公开，也可以被分析，即使窃听者知道密码算法的细节也没有关系，只要窃听者不知道密钥，他就不可能得到明文。这是因为保密的密码算法只在一个很小的范围内设计和研究，少数人的智慧总是有限的。只有那些公开的、经过多年让众多的学者和黑客去研究与破译，但仍不能被破译的密码算法才是真正安全的。,3. 计算机密码的破译 计算机密码有多种多样的破译方法，破译的程度也各不相同。有的破译方法能够得到密钥；有的破译方法不能得到密钥，但能得到明文；有的破译方法
6、只能得到明文的部分信息，而得不到明文本身。如果密码算法本身有漏洞，破译就非常容易。从理论上讲，几乎所有计算机密码都是可破译的，只要简单地一个接一个地去试每个可能的密钥，并且检查得到的明文是否有意义，最终就能得到明文。这种方法叫做蛮力攻击（brute attack），也叫做穷举攻击，有的地方译为暴力攻击或强力攻击，显然词不达意。,在早期的计算机密码中，加密密钥与解密密钥是相同的，这叫做对称密钥密码（symmetric key cipher）或传统密码，对称密钥密码符合一般的思维逻辑。 对称密钥密码的关键是密钥，密钥的长度可以是64位、128位、256位等。128位长度的密钥足以抵御蛮力攻击了，6
7、4位则显得不够安全。密钥与口令是不同的，口令的英文是password，虽然在很多地方也叫做密码，但它与密码、密钥实际上没有任何关系。口令一般都有一定的规律，否则无法记忆，而合格的密钥一定是完全随机的，绝对无法猜到，一般人根本无法记忆。很多编程语言中有随机数函数，可以生成随机数，实际上这样生成的仅是伪随机数，仍有一定的规律可循，不能作为密钥。生成完全随机的密钥有很多办法，如可利用键盘的随意击键、鼠标的随意移动、热噪声等信息来生成密钥，甚至用抛硬币的办法也可以生成很好的密钥。 对称密钥密码又分为两种：分组密码（block cipher）和序列密码（stream cipher），序列密码也叫做流密码
8、。,1.分组密码 分组密码将明文划分成固定长度的分组，各分组分别在密钥的控制下变换成等长度的密文分组；解密时，各密文分组在密钥控制下再变换成明文分组。也就是说，分组密码一次加解密一个数据块，反复多次，直至加解密完全部数据。分组密码中，数据分组的长度可以是64位、128位等，当明文的零头不足这个数时，就必须填充一些冗余数据，解密后再去除填充数据。目前常用的分组密码算法有DES、AES、IDEA等几种。,分组密码工作原理,2. 序列密码 分组密码一次加解密一个数据块，而序列密码将明文划分成字节或单个的二进制位，密钥送入密钥流生成器，生成与明文等长的密钥流，然后明文与密钥流作用（通常为异或）以加密。
9、解密时，再用同样的密钥流与密文异或，就能得到明文，这是因为数据A与数据B异或两次后，就能再得到数据A。序列密码的工作过程中，加密与解密过程是一样的，都是异或，关键在于密钥流生成器的设计，它生成的密钥流应该是不可预测的。与分组密码相比，序列密码的好处是不需要填充。,序列密码工作原理,公钥密码于1976年由美国的W. Diffie和M. Hellman提出。公钥密码是这样设计的：加密密钥不同于解密密钥，而且加密密钥能够公开，解密密钥则必须保密，这样任何人都能用加密密钥加密数据，但只有用相应的解密密钥才能解密数据。加密密钥叫做公开密钥（public key），简称公钥；解密密钥叫做私人密钥（priv
10、ate key），简称私钥，公钥与私钥统称为密钥对。与对称密钥密码不同，不是任意一串二进制位就能作为公钥密码的密钥对，密钥对必须使用特定的方法计算生成，公钥与私钥间有一定的数学关系。当然要求在可接受的时间内，无法从公钥推导出私钥。,1. RSA密码算法 公钥密码的第一个算法是背包算法，它的安全性不好，也不完善。随后不久就出现了第一个较完善的公钥密码算法RSA，它由Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman联合设计，RSA是他们姓名的首字母缩写。RSA是目前使用最广泛的公钥密码算法，它的安全性基于大数分解的困难性：求一对大素数的乘积很容易，但要对这个乘积进行因子分
11、解则非常困难。 RSA密码的安全性基于大数分解的困难性，如果n被分解，得到了p与q，马上就能得到私钥d。以目前的计算能力，在可接受的时间内无法分解1 024位（二进制）的整数，所以RSA密钥中的n可以是1 024位，512位就显得短了，为了更安全，也可以使用2 048位的n。当然，n越大，加解密速度就越慢。,2. 密钥分配 公钥密码加解密的速度太慢，效率太低，所以公钥密码通常与对称密钥密码结合使用。例如，张三要与李四通信，张三选择一个对称密钥K，用李四的公钥加密后发送给李四，李四用自己的私钥解密就得到了K，此后张三与李四就可以用K安全地通信了。K使用完后丢弃，下次通信时再使用一个新的K，所以K
12、叫做会话密钥（session key）。 有一类特殊的公钥密码算法，叫做密钥交换算法，利用密钥交换算法，通信双方不需要公钥与私钥，事先也不需要共享任何秘密信息，就可以安全地生成一个会话密钥。Diffie-Hellman密钥交换就是一个典型的密钥交换算法，它的安全性基于有限域上计算离散对数的困难性。,3. 数字签名 公钥密码可以用于数据加密，也可以用于密钥分配，实际上公钥密码最大的用处是数字签名。,数字签名与验证过程,公钥密码算法加解密的速度很慢，对一个很大的文件签名时，时间会很长。单向散列函数（hash function）可以大大缩短签名的时间并提高安全性，另外，在数据的完整性检测、账号口令的
13、安全存储等方面单向散列函数也起着重要作用。,使用单向散列函数的数字签名与验证过程,密码硬件最大的特点是密钥在密码硬件内部生成，密钥（对称密钥或私钥）不会导出，而且在正常使用过程中，不读出里面存储的密钥，而是将数据输入密码硬件，由密码硬件加密或签名后再输出结果。即使在丢失或被盗时，攻击者也无法读出密码硬件里面的密钥，这就保证了密钥的安全。 密码硬件可以分为3类：智能卡与USB key等小型密码硬件、加密卡等中型密码硬件、加密机等大型密码硬件,项目6 网络安全技术,任务一 网络安全的认知 任务二 计算机密码学 任务三 公钥基础设施PKI 任务四 身份认证、访问控制与系统审计 任务五 常用安全协议
14、任务六 网络攻击与防范 任务七 防火墙 任务八 计算机病毒,任务三 公钥基础设施PKI,在使用公钥体系时，需要一个可信任的第3方，它负责验证所有人的身份，包括某些计算机设备的身份。它一定要信誉良好，它验证过的人和设备，我们就可以相信。这个第3方称为证书权威（Certificate Authority，CA）或认证中心，CA首先认真检查所有人的身份，然后给他们签发证书，当然这是数字证书（digital certificate）。数字证书是一段数据，包括持有人的身份信息和他的公钥，关键的一点是数字证书不可被篡改，CA对证书数字签名就可以做到这一点。 现在问题得到了圆满解决，用户先从CA申请证书，使
15、用公钥时就使用证书，而不是直接使用公钥。用户A得到用户B的证书，首先验证CA的签名无误，他就可以确定证书中的公钥的确是用户B的。可见，CA以及其他相关的软件、硬件、协议等构成了一个安全平台，在此之上可以进行安全的通信，这个平台就被称为公钥基础设施（Public Key Infrastructure，PKI）。,数字证书是一段数据，主要内容是持有人的身份信息和他的公钥，并且由CA进行数字签名，保证证书不可被篡改。目前定义和使用的证书有很多种，如X.509证书、WTLS证书和PGP证书等，但是大多数证书都是X.509 v3证书。1988年，国际电信联盟ITU发布X.509标准定义了证书格式，199
16、6年6月发布了X.509第3版（v3）。 X.509 v3证书中主要包括版本、序列号、发行者、有效期、主体、公钥、签名等字段。,CA的层次结构,有了PKI之后，凡是使用公钥的地方，都使用数字证书代替公钥，现在用下面常见的例子来说明PKI技术的应用。从网上下载可执行的软件后，由于可执行的软件可以在用户的计算机上做任何事情，用户如何相信它是无害的呢？首先要看它的生产商，大公司的软件可以信赖。可是如果黑客用自己的软件冒充大公司的软件，或者篡改大公司的软件，企图危害用户时怎么办？软件生产商对软件数字签名可以解决这个问题。Windows XP下载经数字签名的可执行软件后，在软件安装或运行前，会出现“运行下载的可执行软件”对话框。,运行下载的可执行软件对话框,为了保证安全和让用户放心使用，运行软件前首先要申请证书，完成软件后，用与该证书中公钥对应的私钥对软件进行数字签名，最后将软件本身、签名值、自己的证书打成一个包供用户下载。签名和打包都由专门的工具软件来完成，微软就有这样工具，并可免费下载使用。
