密碼編碼學與網絡安全基本概念

密碼編碼學與網絡安全

密碼算法

3個分支：

• 對稱密碼
• 非對稱密碼
• 密碼學Hash函數以及相關的消息認證碼和數字簽名

互相信任

兩個範疇：

• 通信雙方基於加密密鑰建立信任的密鑰管理和密鑰分配的問題
• 基於通信方身份建立信任的用戶認證問題

密碼算法與協議

4個領域：

• 對稱加密：用於加密任意大小的數據塊或數據流的內容，包括消息、文件、加密密鑰和口令
• 非對稱加密：用於加密小的數據塊，如加密密鑰或者數字簽名中使用的Hash函數值
• 數據完整性算法：用於保護數據塊（如一條消息）的內容免於被修改
• 認證協議：有許多基於密碼算法的認證方案，用來認證實體的真實性

計算機安全

對於一個自動化的信息系統，採取保護措施保護信息系統資源（包括硬件、軟件、固件、信息/數據和通信）的完整性、可用性和保密性：

• 保密性(Confidentiality)：

  • 數據保密性：確保隱私或者祕密信息不向非授權者泄漏，也不被非授權者所使用
  • 隱私性：確保個人能夠控制或者確定與其自身相關的哪些信息是可以被收集、被保存的、這些信息可以由誰來公開以及向誰公開

  對信息的訪問和公開進行授權限制，包括保護個人隱私和祕密消息。保密性缺失的定義是信息的非授權泄漏

• 完整性(Integrity)：

  • 數據完整性：確保信息和程序只能以特定和授權的方式進行改變
  • 系統完整性：確保系統以一種正常的方式來執行預定的功能，免於有益或者無益的非授權操縱

  防止信息的不恰當修改或破壞，包括確保信息的不可否認性和真實性。完整性缺失的定義是對信息的非授權修改和毀壞 （修改、欺騙和否認，可以用加密Hash函數/Keyed Hash Functions
  的方法解決此類問題）

• 可用性(Availability)：確保系統能工作迅速，對授權用戶不能拒絕服務

  確保對信息的及時和可靠的訪問和使用。可用性的缺失定義是對信息和信息系統訪問和使用的中斷

數據保密性

保證收到的數據的確是授權實體所發出的數據（即沒有修改、插入、刪除或者重播）：

• 防止傳輸的數據遭到被動攻擊
• 防止流量分析

不可否認性

不可否認性防止發送方或者接收方否認傳輸或者接受過某條消息。

• 源不可否認
  證明消息是由特定方發出
• 宿不可否認
  證明消息被特定方接收

隨機數及隨機數特性

• 隨機數
  
  • 獲得隨機數的2種方法：
    基於物理現象由硬件產生，比如擲錢幣、骰子、轉輪、使用電子元件的噪音、核裂變等，得到真隨機數；
    由數值算法產生，如線性同餘法，單向散列函數法，密碼法，ANSI X9.17等算法，得到僞隨機數。
• 隨機數特性
  
  • 隨機性：不存在統計學偏差，是完全雜亂的數列
    分佈均勻性
    獨立性
  • 不可預測性：不能從過去的數列推測出下一個出現的數
  • 不可重現性：除非將數列本身保存下來，否則不能重現相同的數列
• 隨機數的使用
  
  • 密鑰分發和相互認證方案
  • 會話密鑰的產生
  • RSA公鑰加密算法中密鑰的產生
  • 用於對稱流密碼加密的位流的產生