第一章 计算机安全与性能 — 加密技术和认证技术

1. 加密技术

密钥加密技术的密码体制分为对称密钥体制非对称密钥体制

数据加密的技术分为两类,即对称加密(私人密钥加密)和非对称加密(公开密钥加密)。

1-1 对称加密算法

文件加密和解密使用相同的密钥。

常用的对称加密算法:

  1. 数据加密标准算法简称DES:运算速度块、密钥产生容易;适合在当前大多数计算机上用软件方法实现;适合于在专用芯片上实现。

  2. 三重DES(3DES或TDEA):在 DES 的基础上采用三重DES,密钥长度加倍;发送方式,K1加密–>k2解密–>K1加密;接收方式,K1解密–>k2加密–>K1解密

  3. RC-5:是在RCF2040中定义的

  4. 国际数据加密算法(IDEA):密钥为 128位置;是一种据库块加密算法

  5. 高级加密标准(AES)算法:基于排列(对数据进行重新安排)和置换(将一个数据单元替换为另一个)运算。AES 是一个迭代的、对称密钥分组的密码,可使用 128、192和256位密钥。

1-2 非对称加密算法

因为加密和解密使用的是两个不同的密钥。非对称加密算法需要两个密钥:公开密钥私有密钥。若使用公开密钥进行加密则私有密钥才能解密;反之;

优缺点:保密性好;加密和解密花费的事件长、速度慢,不适合对文件加密,适合少量数据加密。

RSA算法是一种公钥加密算法;安全性是基于大素数分解的困难性能。

1-3 秘钥管理

包括密钥生产密钥备份和恢复密钥更新

  • 密钥生产
    密钥对的产生是证书申请中的一步,产生的私密由用户保留,公密由和其他信息交给CA中心进行签证,从而产生证书。普通/测试证书由浏览器或固定的终端应用产生。重要(商家证书、服务器证书)的证书,一般由专用应用或CA中心直接产生。

  • 密钥备份和恢复
    在 PKI(公开密钥体系) 系统中,即使密钥丢失,使用 PKI 的企业和组织必须仍能得到确认,受密钥保护的重要信息也必须能够恢复。

  • 密钥更新
    对没和由CA颁发的证书都会有有效期,密钥对生命周期的长短由签发证书的CA中心来确定,各证书的有效期都不同。

  • 多密钥的管理
    Kerberos 建立了一个安全的、可信任的密钥中心(KDC),每个用户只要知道一个和KDC进行会话的密钥就可以了。

2. 认证技术

主要解决网络通信过程中通信双方的身份认可。涉及加密(对称加密、不对称加密、两种混合)和密钥交换。认证一般有账户名/口令认证使用摘要算法认证基于PKI认证

  • 认证机构:数字证书的申请及签发机关(CA);

2-1 关键绩效指标(PKI)

  • PKI 的主要目的:通过自动管理密钥和证书为用户建立一个安全的网络运行环境,是用户可以在多种环境下方便的使用加密和数字签名技术,保证网上数据的机密性、完整性和有效性。

  • PKI标准化主要有两方面:

    • 1、RSA 公司的公钥加密标准;
    • 2、一组具有互操作性的公钥基础设施协议;

2-2 Hash 函数与信息摘要

信息摘要:简要地描述一份较长的信息或文件。用于创建数字签名(是唯一的)。

例子:MD5(MD表示信息摘要)

  • MD5(MD表示信息摘要):是被广泛应用的 Hash 函数。特点:压缩性(长度固定)、容易计算、抗修改性、强抗碰撞。

2-3 数字签名

  • 数字签名过程
    信息发送者对信息生成信息摘要–>信息发送者使用私钥签名信息摘要–>把信息本身和已签名的信息摘要一起发送出去–>(使用同一个散列函数)接收者对信息本身生成新的信息摘要,并使用公钥对信息摘要进行验证。

  • 数字加密过程:

    • 1、信息发送者需要生成一个对称密钥,用该密钥加密要发送的报文。
    • 2、信息发送者用接收者的公钥加密对称密钥。
    • 3、数字信封:步骤1和步骤2结合在一起的结果。
    • 4、接收者使用私钥解密被解密的对称密钥,再用对称密钥解密被加密的密文,得到原文。
  • 总结:数字加密是多对一的关系;任何知道公钥的人都可向接收方发送加密信息;采用对称加密算法和非对称加密算法,保证发送信息的保密性。

2-4 SSL 协议

SSL 是安全套接层,主要用于提高应用程序之间数据的安全系数。是一个保证计算机通信安全的协议。

提供以下3方面的服务:

  • 1、用户和服务器的合法性认证。
    是它们确信数据被送到正确的客户端和服务器上。验证用户的合法性,安全套层协议要求在握交换数据时,进行数字认证。
  • 2、加密数据易隐藏被发送的数据。
    在客户端与服务器进行数据交换之前,交换SSL初始握手信息,在 SSL 握手信息中采用了各种加密技术对其加密,保证其机密性和数据完整性,并用数字证书进行鉴别,防止破译。
  • 3、保护数据的完整性。
    安全套接层协议采用 Hash 函数和机密共享的方法来提供信息的完整性服务,建立客户端与服务器之间的安全通道。
  • 主要经过的阶段:
    接通(服务响应)–>密码交换–>会谈密码–>检验–>结束。
    发送时,信息用对称密钥加密,对称密钥用非对称算法加密,再把两个包捆绑在一起送过去。

2-4 数字事件戳技术

是数字签名技术的一种变种应用。

  • 数字时间戳服务(DTS)
    是网上电子商务安全服务项目之一,提供电子文件的日期和时间信息的安全保护。
    是一个经加密后形成的凭证文档。

  • 包括如下3步骤:
    文件的摘要–>DTS收到文件的日期和时间–>DTS的数字签名

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