計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第5版)-網(wǎng)絡(luò)安全課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第5版）第7章網(wǎng)絡(luò)安全1謝謝您的觀賞2019-9-2第7章網(wǎng)絡(luò)安全

7.1網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題概述

7.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面臨的安全性威脅

7.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的內(nèi)容

7.1.3一般的數(shù)據(jù)加密模型7.2兩類密碼體制

7.2.1對(duì)稱密鑰密碼體制

7.2.2公鑰密碼體制2謝謝您的觀賞2019-9-2第7章網(wǎng)絡(luò)安全（續(xù)）7.3數(shù)字簽名7.4鑒別

7.4.1報(bào)文鑒別

7.4.2實(shí)體鑒別7.5密鑰分配

7.5.1對(duì)稱密鑰的分配

7.5,2公鑰的分配3謝謝您的觀賞2019-9-2第7章網(wǎng)絡(luò)安全（續(xù)）7.6因特網(wǎng)使用的安全協(xié)議

7.6.1網(wǎng)絡(luò)層安全協(xié)議

7.6.2運(yùn)輸層安全協(xié)議

7.6.3應(yīng)用層的安全協(xié)議破7.7鏈路加密與端到端加密

7.7.1鏈路加密

7.7.2端到端加密7.8防火墻4謝謝您的觀賞2019-9-27.1網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題概述

7.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面臨的安全性威脅

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的通信面臨以下的四種威脅：

(1)截獲——從網(wǎng)絡(luò)上竊聽(tīng)他人的通信內(nèi)容。

(2)中斷——有意中斷他人在網(wǎng)絡(luò)上的通信。

(3)篡改——故意篡改網(wǎng)絡(luò)上傳送的報(bào)文。

(4)偽造——偽造信息在網(wǎng)絡(luò)上傳送。截獲信息的攻擊稱為被動(dòng)攻擊，而更改信息和拒絕用戶使用資源的攻擊稱為主動(dòng)攻擊。5謝謝您的觀賞2019-9-2對(duì)網(wǎng)絡(luò)的被動(dòng)攻擊和主動(dòng)攻擊截獲篡改偽造中斷被動(dòng)攻擊主動(dòng)攻擊目的站源站源站源站源站目的站目的站目的站6謝謝您的觀賞2019-9-2被動(dòng)攻擊在被動(dòng)攻擊中，攻擊者只是觀察和分析某一個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU而不干擾信息流。攻擊者通過(guò)觀察PDU的長(zhǎng)度和傳輸?shù)念l度，了解所交換的數(shù)據(jù)的某種性質(zhì)，這種被動(dòng)攻擊又稱為流量分析(trafficanalysis)。7謝謝您的觀賞2019-9-2主動(dòng)攻擊

主動(dòng)攻擊是指攻擊者對(duì)某個(gè)連接中通過(guò)的PDU進(jìn)行各種處理。更改報(bào)文流：包括對(duì)通過(guò)連接的PDU的真實(shí)性、完整性和有序性的攻擊。拒絕報(bào)文服務(wù)：指攻擊者向因特網(wǎng)上的服務(wù)器不停地發(fā)送大量的分組，使因特網(wǎng)或服務(wù)器無(wú)法提供正常的服務(wù)。也稱為拒絕服務(wù)DoS或網(wǎng)絡(luò)帶寬攻擊或連通性攻擊。偽造連接初始化：攻擊者重放以前被記錄的合法連接初始化序列，或者偽造身份而企圖建立連接。8謝謝您的觀賞2019-9-2(1)防止析出報(bào)文內(nèi)容；(2)防止通信量分析；(3)檢測(cè)更改報(bào)文流；(4)檢測(cè)拒絕報(bào)文服務(wù)；(5)檢測(cè)偽造初始化連接。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信安全的目標(biāo)9謝謝您的觀賞2019-9-2防止攻擊的策略對(duì)于被動(dòng)攻擊可以采用各種加密技術(shù)。對(duì)于主動(dòng)攻擊，則需將加密技術(shù)和適當(dāng)?shù)蔫b別技術(shù)相結(jié)合。還有一種特殊的主動(dòng)攻擊就是惡意程序。10謝謝您的觀賞2019-9-2計(jì)算機(jī)病毒——會(huì)“傳染”其他程序的程序，“傳染”是通過(guò)修改其他程序來(lái)把自身或其變種復(fù)制進(jìn)去完成的。計(jì)算機(jī)蠕蟲——通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的通信功能將自身從一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送到另一個(gè)結(jié)點(diǎn)并啟動(dòng)運(yùn)行的程序。特洛伊木馬——一種程序，它執(zhí)行的功能超出所聲稱的功能。邏輯炸彈——一種當(dāng)運(yùn)行環(huán)境滿足某種特定條件時(shí)執(zhí)行其他特殊功能的程序。惡意程序(rogueprogram)11謝謝您的觀賞2019-9-27.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的內(nèi)容保密性安全協(xié)議的設(shè)計(jì)訪問(wèn)控制或存取控制或接入控制12謝謝您的觀賞2019-9-2明文X

截獲密文Y7.1.3一般的數(shù)據(jù)加密模型加密密鑰K明文X密文Y截取者篡改ABE

運(yùn)算加密算法D運(yùn)算解密算法因特網(wǎng)解密密鑰K13謝謝您的觀賞2019-9-2一些重要概念密碼編碼學(xué)(cryptography)是密碼體制的設(shè)計(jì)學(xué)，而密碼分析學(xué)(cryptanalysis)則是在未知密鑰的情況下從密文推演出明文或密鑰的技術(shù)。密碼編碼學(xué)與密碼分析學(xué)合起來(lái)即為密碼學(xué)(cryptology)。如果不論截取者獲得了多少密文，但在密文中都沒(méi)有足夠的信息來(lái)唯一地確定出對(duì)應(yīng)的明文，則這一密碼體制稱為無(wú)條件安全的，或稱為理論上是不可破的。如果密碼體制中的密碼不能被可使用的計(jì)算資源破譯，則這一密碼體制稱為在計(jì)算上是安全的。14謝謝您的觀賞2019-9-27.2兩類密碼體制

7.2.1對(duì)稱密鑰密碼體制

所謂常規(guī)密鑰密碼體制，即加密密鑰與解密密鑰是相同的密碼體制。這種加密系統(tǒng)又稱為對(duì)稱密鑰系統(tǒng)。15謝謝您的觀賞2019-9-2數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES屬于常規(guī)密鑰密碼體制，是一種分組密碼。在加密前，先對(duì)整個(gè)明文進(jìn)行分組。每一組長(zhǎng)為64位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。然后對(duì)每一個(gè)64位二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，產(chǎn)生一組64位密文數(shù)據(jù)。最后將各組密文串接起來(lái)，即得出整個(gè)的密文。使用的密鑰為64位（實(shí)際密鑰長(zhǎng)度為56位，有8位用于奇偶校驗(yàn))。16謝謝您的觀賞2019-9-2DES

的保密性DES

的保密性僅取決于對(duì)密鑰的保密，而算法是公開(kāi)的。盡管人們?cè)谄谱gDES方面取得了許多進(jìn)展，但至今仍未能找到比窮舉搜索密鑰更有效的方法。DES是世界上第一個(gè)公認(rèn)的實(shí)用密碼算法標(biāo)準(zhǔn)，它曾對(duì)密碼學(xué)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。目前較為嚴(yán)重的問(wèn)題是DES的密鑰的長(zhǎng)度?，F(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計(jì)出來(lái)搜索DES密鑰的專用芯片。國(guó)際數(shù)據(jù)加密算法IDEA使用128bit密鑰，更不容易被攻破。

17謝謝您的觀賞2019-9-27.2.2公鑰密碼體制公鑰密碼體制使用不同的加密密鑰與解密密鑰，是一種“由已知加密密鑰推導(dǎo)出解密密鑰在計(jì)算上是不可行的”密碼體制。公鑰密碼體制的產(chǎn)生主要是因?yàn)閮蓚€(gè)方面的原因，一是由于常規(guī)密鑰密碼體制的密鑰分配問(wèn)題，另一是由于對(duì)數(shù)字簽名的需求?，F(xiàn)有最著名的公鑰密碼體制是RSA體制，它基于數(shù)論中大數(shù)分解問(wèn)題的體制，由美國(guó)三位科學(xué)家Rivest,Shamir

和Adleman

于1976年提出并在1978年正式發(fā)表的。18謝謝您的觀賞2019-9-2加密密鑰與解密密鑰在公鑰密碼體制中，加密密鑰(即公鑰)PK

是公開(kāi)信息，而解密密鑰(即私鑰或秘鑰)SK

是需要保密的。加密算法E

和解密算法D

也都是公開(kāi)的。雖然秘鑰SK

是由公鑰PK

決定的，但卻不能根據(jù)PK

計(jì)算出SK。19謝謝您的觀賞2019-9-2應(yīng)當(dāng)注意任何加密方法的安全性取決于密鑰的長(zhǎng)度，以及攻破密文所需的計(jì)算量。在這方面，公鑰密碼體制并不具有比傳統(tǒng)加密體制更加優(yōu)越之處。由于目前公鑰加密算法的開(kāi)銷較大，在可見(jiàn)的將來(lái)還看不出來(lái)要放棄傳統(tǒng)的加密方法。公鑰還需要密鑰分配協(xié)議，具體的分配過(guò)程并不比采用傳統(tǒng)加密方法時(shí)更簡(jiǎn)單。20謝謝您的觀賞2019-9-2公鑰算法的特點(diǎn)發(fā)送者A用B的公鑰PKB

對(duì)明文X

加密（E

運(yùn)算）后，在接收者B用自己的私鑰SKB

解密（D

運(yùn)算），即可恢復(fù)出明文：

(7-4)解密密鑰是接收者專用的秘鑰，對(duì)其他人都保密。加密密鑰是公開(kāi)的，但不能用它來(lái)解密，即

(7-5)21謝謝您的觀賞2019-9-2公鑰算法的特點(diǎn)（續(xù)）加密和解密的運(yùn)算可以對(duì)調(diào)，即

在計(jì)算機(jī)上可容易地產(chǎn)生成對(duì)的PK

和

SK。從已知的

PK

實(shí)際上不可能推導(dǎo)出SK，即從PK

到SK

是“計(jì)算上不可能的”。加密和解密算法都是公開(kāi)的。（7-6）22謝謝您的觀賞2019-9-2公鑰密碼體制密文Y

E

運(yùn)算加密算法D運(yùn)算解密算法加密解密明文X明文X

ABB的私鑰SKB密文Y

因特網(wǎng)B的公鑰PKB23謝謝您的觀賞2019-9-27.3數(shù)字簽名數(shù)字簽名必須保證以下三點(diǎn)：(1)報(bào)文鑒別——接收者能夠核實(shí)發(fā)送者對(duì)報(bào)文的簽名；(2)報(bào)文的完整性——發(fā)送者事后不能抵賴對(duì)報(bào)文的簽名；(3)不可否認(rèn)——接收者不能偽造對(duì)報(bào)文的簽名?，F(xiàn)在已有多種實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字簽名的方法。但采用公鑰算法更容易實(shí)現(xiàn)。24謝謝您的觀賞2019-9-2密文

數(shù)字簽名的實(shí)現(xiàn)D運(yùn)算明文X明文

X

ABA的私鑰

SKA因特網(wǎng)簽名

核實(shí)簽名E運(yùn)算密文

A的公鑰PKA25謝謝您的觀賞2019-9-2數(shù)字簽名的實(shí)現(xiàn)因?yàn)槌鼳外沒(méi)有別人能具有A的私鑰，所以除A外沒(méi)有別人能產(chǎn)生這個(gè)密文。因此B相信報(bào)文X

是A簽名發(fā)送的。若A要抵賴曾發(fā)送報(bào)文給B，B可將明文和對(duì)應(yīng)的密文出示給第三者。第三者很容易用A的公鑰去證實(shí)A確實(shí)發(fā)送X給B。反之，若B將X

偽造成X‘，則B不能在第三者前出示對(duì)應(yīng)的密文。這樣就證明了B偽造了報(bào)文。26謝謝您的觀賞2019-9-2具有保密性的數(shù)字簽名核實(shí)簽名解密

加密

簽名

E

運(yùn)算D運(yùn)算明文X明文X

ABA的私鑰SKA因特網(wǎng)E

運(yùn)算B的私鑰SKBD運(yùn)算加密與解密簽名與核實(shí)簽名B的公鑰PKBA的公鑰PKA密文27謝謝您的觀賞2019-9-27.4鑒別在信息的安全領(lǐng)域中，對(duì)付被動(dòng)攻擊的重要措施是加密，而對(duì)付主動(dòng)攻擊中的篡改和偽造則要用鑒別(authentication)

。報(bào)文鑒別使得通信的接收方能夠驗(yàn)證所收到的報(bào)文（發(fā)送者和報(bào)文內(nèi)容、發(fā)送時(shí)間、序列等）的真?zhèn)?。使用加密就可達(dá)到報(bào)文鑒別的目的。但在網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，許多報(bào)文并不需要加密。應(yīng)當(dāng)使接收者能用很簡(jiǎn)單的方法鑒別報(bào)文的真?zhèn)巍?8謝謝您的觀賞2019-9-2鑒別與授權(quán)不同鑒別與授權(quán)(authorization)是不同的概念。授權(quán)涉及到的問(wèn)題是：所進(jìn)行的過(guò)程是否被允許（如是否可以對(duì)某文件進(jìn)行讀或?qū)懀?9謝謝您的觀賞2019-9-27.4.1報(bào)文鑒別許多報(bào)文并不需要加密但卻需要數(shù)字簽名，以便讓報(bào)文的接收者能夠鑒別報(bào)文的真?zhèn)?。然而?duì)很長(zhǎng)的報(bào)文進(jìn)行數(shù)字簽名會(huì)使計(jì)算機(jī)增加很大的負(fù)擔(dān)（需要進(jìn)行很長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)算。當(dāng)我們傳送不需要加密的報(bào)文時(shí)，應(yīng)當(dāng)使接收者能用很簡(jiǎn)單的方法鑒別報(bào)文的真?zhèn)巍?0謝謝您的觀賞2019-9-2報(bào)文摘要MD

(MessageDigest)A將報(bào)文X

經(jīng)過(guò)報(bào)文摘要算法運(yùn)算后得出很短的報(bào)文摘要H。然后然后用自己的私鑰對(duì)H進(jìn)行D運(yùn)算，即進(jìn)行數(shù)字簽名。得出已簽名的報(bào)文摘要D(H)后，并將其追加在報(bào)文X后面發(fā)送給B。

B收到報(bào)文后首先把已簽名的D(H)和報(bào)文X分離。然后再做兩件事。用A的公鑰對(duì)D(H)進(jìn)行E運(yùn)算，得出報(bào)文摘要H。對(duì)報(bào)文

X進(jìn)行報(bào)文摘要運(yùn)算，看是否能夠得出同樣的報(bào)文摘要H。如一樣，就能以極高的概率斷定收到的報(bào)文是A產(chǎn)生的。否則就不是。31謝謝您的觀賞2019-9-2報(bào)文摘要的優(yōu)點(diǎn)僅對(duì)短得多的定長(zhǎng)報(bào)文摘要H進(jìn)行數(shù)字簽名要比對(duì)整個(gè)長(zhǎng)報(bào)文進(jìn)行數(shù)字簽名要簡(jiǎn)單得多，所耗費(fèi)的計(jì)算資源也小得多。但對(duì)鑒別報(bào)文X來(lái)說(shuō)，效果是一樣的。也就是說(shuō)，報(bào)文X和已簽名的報(bào)文摘要D(H)合在一起是不可偽造的，是可檢驗(yàn)的和不可否認(rèn)的。32謝謝您的觀賞2019-9-2報(bào)文摘要算法報(bào)文摘要算法就是一種散列函數(shù)。這種散列函數(shù)也叫做密碼編碼的檢驗(yàn)和。報(bào)文摘要算法是防止報(bào)文被人惡意篡改。報(bào)文摘要算法是精心選擇的一種單向函數(shù)?？梢院苋菀椎赜?jì)算出一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文X的報(bào)文摘要H，但要想從報(bào)文摘要H反過(guò)來(lái)找到原始的報(bào)文X，則實(shí)際上是不可能的。若想找到任意兩個(gè)報(bào)文，使得它們具有相同的報(bào)文摘要，那么實(shí)際上也是不可能的。33謝謝您的觀賞2019-9-2報(bào)文摘要算法MD5把任意長(zhǎng)的報(bào)文按模264計(jì)算其余數(shù)(64bit)，追加在報(bào)文的后面。在報(bào)文和余數(shù)之間填充1~512bit的數(shù)據(jù)塊，使的填充后的總長(zhǎng)度是512的整數(shù)倍。填充的首位是1，后面都是0。把追加和填充后的報(bào)文分割成一個(gè)個(gè)512bit的數(shù)據(jù)塊，每個(gè)512bit的報(bào)文數(shù)據(jù)再分成4個(gè)128bit的數(shù)據(jù)塊依次送到不同的散列函數(shù)進(jìn)行4輪計(jì)算。每一輪又都按32bit的小數(shù)據(jù)塊進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算。一直到最后計(jì)算出128bit的MD5報(bào)文摘要代碼。34謝謝您的觀賞2019-9-2報(bào)文摘要算法MD5MD5算法可以對(duì)任意長(zhǎng)的報(bào)文進(jìn)行運(yùn)算，最后得出128bit的報(bào)文摘要代碼。MD5報(bào)文摘要代碼中的每一位都與原來(lái)報(bào)文中的每一位有關(guān)。安全散列算法SHA和MD5相似，但碼長(zhǎng)為160位，比MD5更安全，但慢一些。35謝謝您的觀賞2019-9-2報(bào)文摘要的實(shí)現(xiàn)A比較簽名

核實(shí)簽名報(bào)文XHD

運(yùn)算D(H)A的私鑰報(bào)文XD(H)B報(bào)文摘要報(bào)文XD(H)發(fā)送

E

運(yùn)算H簽名的報(bào)文摘要H報(bào)文摘要運(yùn)算A的公鑰報(bào)文摘要運(yùn)算報(bào)文摘要報(bào)文摘要因特網(wǎng)36謝謝您的觀賞2019-9-27.4.2實(shí)體鑒別實(shí)體鑒別和報(bào)文鑒別不同。報(bào)文鑒別是對(duì)每一個(gè)收到的報(bào)文都要鑒別報(bào)文的發(fā)送者，而實(shí)體鑒別是在系統(tǒng)接入的全部持續(xù)時(shí)間內(nèi)對(duì)和自己通信的對(duì)方實(shí)體只需驗(yàn)證一次。37謝謝您的觀賞2019-9-2最簡(jiǎn)單的實(shí)體鑒別過(guò)程A發(fā)送給B的報(bào)文的被加密，使用的是對(duì)稱密鑰KAB。B收到此報(bào)文后，用共享對(duì)稱密鑰KAB進(jìn)行解密，因而鑒別了實(shí)體A的身份。ABA,口令KAB38謝謝您的觀賞2019-9-2明顯的漏洞入侵者C可以從網(wǎng)絡(luò)上截獲A發(fā)給B的報(bào)文。C并不需要破譯這個(gè)報(bào)文（因?yàn)檫@可能花很多時(shí)間）而可以直接把這個(gè)由A加密的報(bào)文發(fā)送給B，使B誤認(rèn)為C就是A。然后B就向偽裝是A的C發(fā)送應(yīng)發(fā)給A的報(bào)文。這就叫做重放攻擊(replayattack)。C甚至還可以截獲A的IP地址，然后把A的IP地址冒充為自己的IP地址（這叫做IP欺騙），使B更加容易受騙。39謝謝您的觀賞2019-9-2使用不重?cái)?shù)為了對(duì)付重放攻擊，可以使用不重?cái)?shù)(nonce)。不重?cái)?shù)就是一個(gè)不重復(fù)使用的大隨機(jī)數(shù)，即“一次一數(shù)”。在鑒別過(guò)程中不重?cái)?shù)可以使B能夠把重復(fù)的鑒別請(qǐng)求和新的鑒別請(qǐng)求區(qū)分開(kāi)。40謝謝您的觀賞2019-9-2使用不重?cái)?shù)進(jìn)行鑒別ABA,RARBKABRARBKAB,時(shí)間41謝謝您的觀賞2019-9-2使用不重?cái)?shù)進(jìn)行鑒別A首先用明文發(fā)送自己的身份A和一個(gè)不重?cái)?shù)RA給B。B響應(yīng)A的查問(wèn)，用共享的密鑰KAB對(duì)RA加密后發(fā)給A，同時(shí)也給出自己的不重?cái)?shù)RB。最后A再響應(yīng)B的查問(wèn)，用共享的密鑰KAB對(duì)RB加密后發(fā)回給B。42謝謝您的觀賞2019-9-2中間人攻擊AB我是A中間人C我是ARBRBSKC請(qǐng)把公鑰發(fā)來(lái)PKCRBRBSKA請(qǐng)把公鑰發(fā)來(lái)PKADATAPKCDATAPKA時(shí)間43謝謝您的觀賞2019-9-2中間人攻擊說(shuō)明A向B發(fā)送“我是A”的報(bào)文，并給出了自己的身份。此報(bào)文被“中間人”C截獲，C把此報(bào)文原封不動(dòng)地轉(zhuǎn)發(fā)給B。B選擇一個(gè)不重?cái)?shù)RB發(fā)送給A，但同樣被C截獲后也照樣轉(zhuǎn)發(fā)給A。中間人C用自己的私鑰SKC對(duì)RB加密后發(fā)回給B，使B誤以為是A發(fā)來(lái)的。A收到RB后也用自己的私鑰SKA對(duì)RB加密后發(fā)回給B，中途被C截獲并丟棄。B向A索取其公鑰，此報(bào)文被C截獲后轉(zhuǎn)發(fā)給A。C把自己的公鑰

PKC冒充是A的發(fā)送給B，而C也截獲到A發(fā)送給B的公鑰PKA。B用收到的公鑰PKC（以為是A的）對(duì)數(shù)據(jù)加密發(fā)送給A。C截獲后用自己的私鑰SKC解密，復(fù)制一份留下，再用A的公鑰PKA對(duì)數(shù)據(jù)加密后發(fā)送給A。A收到數(shù)據(jù)后，用自己的私鑰SKA解密，以為和B進(jìn)行了保密通信。其實(shí)，B發(fā)送給A的加密數(shù)據(jù)已被中間人C截獲并解密了一份。但A和B卻都不知道。44謝謝您的觀賞2019-9-27.5密鑰分配密鑰管理包括：密鑰的產(chǎn)生、分配、注入、驗(yàn)證和使用。本節(jié)只討論密鑰的分配。密鑰分配是密鑰管理中最大的問(wèn)題。密鑰必須通過(guò)最安全的通路進(jìn)行分配。目前常用的密鑰分配方式是設(shè)立密鑰分配中心KDC(KeyDistribution)，通過(guò)KDC來(lái)分配密鑰。45謝謝您的觀賞2019-9-27.5.1對(duì)稱密鑰的分配目前常用的密鑰分配方式是設(shè)立密鑰分配中心KDC(KeyDistributionCenter)。KDC是大家都信任的機(jī)構(gòu)，其任務(wù)就是給需要進(jìn)行秘密通信的用戶臨時(shí)分配一個(gè)會(huì)話密鑰（僅使用一次）。用戶A和B都是KDC的登記用戶，并已經(jīng)在KDC的服務(wù)器上安裝了各自和KDC進(jìn)行通信的主密鑰（masterkey）KA和KB?！爸髅荑€”可簡(jiǎn)稱為“密鑰”。46謝謝您的觀賞2019-9-2對(duì)稱密鑰的分配AB密鑰分配中心KDCA,B,KABKB……用戶專用主密鑰用戶主密鑰

A

KAB

KB

A,B,KABKABKBKA,時(shí)間A,B47謝謝您的觀賞2019-9-2對(duì)稱密鑰的分配在網(wǎng)絡(luò)上傳送密鑰時(shí)，都是經(jīng)過(guò)加密的。解密用的密鑰都不在網(wǎng)絡(luò)上傳送。會(huì)話密鑰KAB都是用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生的“一次一密”，是一次性的。KDC分配給用戶的密鑰KA和KB都應(yīng)定期的更換。KDC還可以加入時(shí)間戳，以防止報(bào)文的截獲者利用以前已記錄下來(lái)的報(bào)文進(jìn)行重放攻擊。目前最出名的密鑰分配協(xié)議是KerberosV5。48謝謝您的觀賞2019-9-2KerberosV5KerberosV5是麻省理工學(xué)院MIT開(kāi)發(fā)的。KerberosV5既是鑒別協(xié)議，也是KDC。KerberosV5使用比DES更安全的先進(jìn)的加密標(biāo)準(zhǔn)AES(AdvancedEncryptionStandard)進(jìn)行加密。Kerberos使用兩個(gè)服務(wù)器：鑒別服務(wù)器AS(AuthenticationServer)、票據(jù)授予服務(wù)器TGS(Ticket-GrantingServer)。Kerberos只用于客戶與服務(wù)器之間的鑒別，而不用于人對(duì)人的鑒別。在下圖中，A是請(qǐng)求服務(wù)的客戶，B是服務(wù)器。49謝謝您的觀賞2019-9-2ABKerberosAASTGSTKAB,A,KABKBT+1KABA,KSTKS,B,KTGA,KABKB,B,KABKSKTGKAA,KSKS,50謝謝您的觀賞2019-9-2KerberosA用明文向鑒別服務(wù)器AS表明自己的身份。AS就是KDC，掌握各實(shí)體登記的身份和相應(yīng)的口令。AS對(duì)A的身份進(jìn)行驗(yàn)證，只有驗(yàn)證結(jié)果正確，才允許A和票據(jù)授予服務(wù)器TGS進(jìn)行聯(lián)系。AS向A發(fā)送用A的對(duì)稱密鑰KA加密的報(bào)文，這個(gè)報(bào)文包含A和TGS通信的會(huì)話密鑰KS以及AS要發(fā)送給TGS的票據(jù)(用TGS的對(duì)稱密鑰KTG加密)。A并未保存密鑰KA，當(dāng)這個(gè)報(bào)文到達(dá)A時(shí)，A就鍵入其口令。若口令正確，則該口令和適當(dāng)?shù)乃惴ㄒ黄鹁湍苌擅荑€KA。這個(gè)口令隨即被銷毀。密鑰KA用來(lái)對(duì)AS發(fā)送過(guò)來(lái)的報(bào)文進(jìn)行解密，提取出會(huì)話密鑰KS和要轉(zhuǎn)發(fā)給TGS的票據(jù)。51謝謝您的觀賞2019-9-2KerberosA向TGS發(fā)送三個(gè)項(xiàng)目：轉(zhuǎn)發(fā)AS發(fā)來(lái)的票據(jù)。服務(wù)器B的名字。這表明A請(qǐng)求B的服務(wù)。注意，A向TGS證明自己的身份并非通過(guò)鍵入口令（因?yàn)槿肭终吣軓木W(wǎng)上截獲明文口令），而是通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)AS發(fā)出的票據(jù)（因?yàn)橹挥蠥才能取出）。票據(jù)是加密的，入侵者偽造不了。用KS加密的時(shí)間戳T，它用來(lái)防止入侵者的重放攻擊。52謝謝您的觀賞2019-9-2KerberosTGS發(fā)送兩個(gè)票據(jù)，每一個(gè)都包含A和B通信的會(huì)話密鑰KAB。給A的票據(jù)用KS加密；給B的票據(jù)用B的密鑰KB加密?，F(xiàn)在入侵者不能提取KAB，因?yàn)椴恢繩S和KB。入侵者也不能重放步驟3，因?yàn)槿肭终卟荒馨褧r(shí)間戳更換為一個(gè)新的（因?yàn)椴恢繩S）。如果入侵者在時(shí)間戳到期之前，非常迅速的發(fā)送步驟3的報(bào)文，那么對(duì)TGS發(fā)送過(guò)來(lái)的兩個(gè)票據(jù)仍然不能解密。A向B轉(zhuǎn)發(fā)TGS發(fā)來(lái)的票據(jù)，同時(shí)發(fā)送用KAB加密的時(shí)間戳T。B把時(shí)間戳T加1來(lái)證實(shí)收到了票據(jù)。B向A發(fā)送的報(bào)文用密鑰KAB加密。53謝謝您的觀賞2019-9-2Kerberos以后A和B就使用KAB進(jìn)行通信。Kerberos要求所有使用Kerberos的主機(jī)及必須在時(shí)鐘上進(jìn)行“松散的”同步，這是為了防止重放攻擊。所謂的“松散的”同步是要求所有主機(jī)的時(shí)鐘誤差不能太大。54謝謝您的觀賞2019-9-27.5.2公鑰的分配需要有一個(gè)值得信賴的機(jī)構(gòu)——即認(rèn)證中心CA(CertificationAuthority)，將公鑰與其對(duì)應(yīng)的實(shí)體（人或機(jī)器）進(jìn)行綁定(binding)。認(rèn)證中心一般由政府出資建立。每個(gè)實(shí)體都有CA發(fā)來(lái)的證書(certificate)，里面有公鑰及其擁有者的標(biāo)識(shí)信息。此證書被CA進(jìn)行了數(shù)字簽名。任何用戶都可從可信的地方獲得認(rèn)證中心CA的公鑰，此公鑰用來(lái)驗(yàn)證某個(gè)公鑰是否為某個(gè)實(shí)體所擁有。有的大公司也提供認(rèn)證中心服務(wù)。為了使CA具有統(tǒng)一的格式，ITU-T指定了X.509協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)描述證書的結(jié)構(gòu)。在X.509中規(guī)定要使用ASN.1。IETF接受了X.509，并在RFC3280中給出了因特網(wǎng)X.509公鑰基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)PKI。55謝謝您的觀賞2019-9-27.6因特網(wǎng)使用的安全協(xié)議

7.6.1網(wǎng)絡(luò)層安全協(xié)議

IPsec

與安全關(guān)聯(lián)SA1998.11公布了因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的系列RFC2401~2411。其中最重要的就是描述IP安全體系結(jié)構(gòu)的RFC2401和提供IPsec協(xié)議族描述的RFC2411。網(wǎng)絡(luò)層保密是指所有在IP數(shù)據(jù)報(bào)中的數(shù)據(jù)都是加密的。網(wǎng)絡(luò)層還提供源點(diǎn)鑒別，即當(dāng)目的站收到IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，能確信這是從該數(shù)據(jù)報(bào)的源IP地址的主機(jī)發(fā)來(lái)的。56謝謝您的觀賞2019-9-2IPsec

中最主要的兩個(gè)部分鑒別首部

AH(AuthenticationHeader)：AH鑒別源點(diǎn)和檢查數(shù)據(jù)完整性，但不能保密。封裝安全有效載荷

ESP(EncapsulationSecurityPayload)：ESP比AH復(fù)雜得多，它鑒別源點(diǎn)、檢查數(shù)據(jù)完整性和提供保密。57謝謝您的觀賞2019-9-2安全關(guān)聯(lián)SA

(SecurityAssociation)

在使用AH或ESP之前，先要從源主機(jī)到目的主機(jī)建立一條網(wǎng)絡(luò)層的邏輯連接。此邏輯連接叫做安全關(guān)聯(lián)

SA。這樣，IPsec

就把傳統(tǒng)的因特網(wǎng)無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)換為具有邏輯連接的層。58謝謝您的觀賞2019-9-2安全關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)安全關(guān)聯(lián)是一個(gè)單向連接。它由一個(gè)三元組唯一地確定，包括：(1)安全協(xié)議（使用AH或ESP）的標(biāo)識(shí)符(2)此單向連接的源IP地址(3)一個(gè)32位的連接標(biāo)識(shí)符，稱為安全參數(shù)索引

SPI(SecurityParameterIndex)對(duì)于一個(gè)給定的安全關(guān)聯(lián)SA，每一個(gè)IPsec

數(shù)據(jù)報(bào)都有一個(gè)存放SPI的字段。通過(guò)此SA的所有數(shù)據(jù)報(bào)都使用同樣的SPI值。59謝謝您的觀賞2019-9-22.鑒別首部協(xié)議AH在使用鑒別首部協(xié)議AH時(shí)，把AH首部插在原數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)部分的前面，同時(shí)把IP首部中的協(xié)議字段置為51。在傳輸過(guò)程中，中間的路由器都不查看AH首部。當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，目的主機(jī)才處理AH字段，以鑒別源點(diǎn)和檢查數(shù)據(jù)報(bào)的完整性。IP首部AH首部TCP/UDP報(bào)文段協(xié)議=5160謝謝您的觀賞2019-9-2AH首部下一個(gè)首部(8位)。標(biāo)志緊接著本首部的下一個(gè)首部的類型（如TCP或UDP）。有效載荷長(zhǎng)度(8位)，即鑒別數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度，以32位字為單位。安全參數(shù)索引SPI(32位)。標(biāo)志安全關(guān)聯(lián)。序號(hào)(32位)。鑒別數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度，以32位字為單位。保留(16位)。為今后用。鑒別數(shù)據(jù)(可變)。為32位字的整數(shù)倍，它包含了經(jīng)數(shù)字簽名的報(bào)文摘要。因此可用來(lái)鑒別源主機(jī)和檢查IP數(shù)據(jù)報(bào)的完整性。61謝謝您的觀賞2019-9-23.封裝安全有效載荷

ESP使用ESP時(shí)，IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的協(xié)議字段置為50。當(dāng)IP首部檢查到協(xié)議字段是50時(shí)，就知道在IP首部后面緊接著的是ESP首部，同時(shí)在原IP數(shù)據(jù)報(bào)后面增加了兩個(gè)字段，即ESP尾部和ESP數(shù)據(jù)。在ESP首部中有標(biāo)識(shí)一個(gè)安全關(guān)聯(lián)的安全參數(shù)索引SPI(32位)，和序號(hào)(32位)。62謝謝您的觀賞2019-9-23.封裝安全有效載荷ESP（續(xù)）在ESP尾部中有下一個(gè)首部（8位，作用和AH首部的一樣）。ESP尾部和原來(lái)數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分一起進(jìn)行加密，因此攻擊者無(wú)法得知所使用的運(yùn)輸層協(xié)議。ESP鑒別和AH中的鑒別數(shù)據(jù)是一樣的。因此，用ESP封裝的數(shù)據(jù)報(bào)既有鑒別源站和檢查數(shù)據(jù)報(bào)完整性的功能，又能提供保密。63謝謝您的觀賞2019-9-2在IP數(shù)據(jù)報(bào)中的

ESP的各字段IP首部ESP首部TCP/UDP報(bào)文段使用ESP的IP數(shù)據(jù)報(bào)原數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分ESP尾部ESP鑒別加密的部分鑒別的部分協(xié)議

=5064謝謝您的觀賞2019-9-27.6.2運(yùn)輸層安全協(xié)議

1.安全套接層SSL

SSL是安全套接層(SecureSocketLayer)協(xié)議，可對(duì)萬(wàn)維網(wǎng)客戶與服務(wù)器之間傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和鑒別。SSL在雙方的聯(lián)絡(luò)階段協(xié)商將使用的加密算法和密鑰，以及客戶與服務(wù)器之間的鑒別。在聯(lián)絡(luò)階段完成之后，所有傳送的數(shù)據(jù)都使用在聯(lián)絡(luò)階段商定的會(huì)話密鑰。SSL不僅限于萬(wàn)維網(wǎng)應(yīng)用，還用于IMAP郵件存取的鑒別和數(shù)據(jù)加密。而且也是運(yùn)輸層安全協(xié)議

TLS(TransportLayerSecurity)的基礎(chǔ)。65謝謝您的觀賞2019-9-2SSL的位置TCP應(yīng)用層SSL運(yùn)輸層HTTPIMAPSSL功能標(biāo)準(zhǔn)套接字在發(fā)送方，SSL接收應(yīng)用層的數(shù)據(jù)（如HTTP或IMAP報(bào)文），對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，然后把加了密的數(shù)據(jù)送往TCP套接字。在接收方，SSL從TCP套接字讀取數(shù)據(jù)，解密后把數(shù)據(jù)交給應(yīng)用層。66謝謝您的觀賞2019-9-2SSL提供以下三個(gè)功能SSL

服務(wù)器鑒別：允許用戶證實(shí)服務(wù)器的身份。具有SSL功能的瀏覽器維持一個(gè)表，上面有一些可信賴的認(rèn)證中心

CA(CertificateAuthority)和它們的公鑰。加密的SSL會(huì)話：客戶和服務(wù)器交互的所有數(shù)據(jù)都在發(fā)送方加密，在接收方解密。SSL還提供一種檢測(cè)信息是否被攻擊者篡改的機(jī)制。SSL客戶鑒別：允許服務(wù)器證實(shí)客戶的身份。67謝謝您的觀賞2019-9-22.安全電子交易SET

(SecureElectronicTransaction)安全電子交易

SET是專為在因特網(wǎng)上進(jìn)行安全支付卡交易的協(xié)議。SET的主要特點(diǎn)是：(1)SET是專為與支付有關(guān)的報(bào)文進(jìn)行加密的。而SSL可以為任何數(shù)據(jù)加密。(2)SET協(xié)議涉及到三方，即顧客、商家和商業(yè)銀行。所有在這三方之間交互的敏感信息都被加密。(3)SET要求這三方都有證書。在SET交易中，商家看不見(jiàn)顧客傳送給商業(yè)銀行的信用卡號(hào)碼。68謝謝您的觀賞2019-9-27.6.3應(yīng)用層的安全協(xié)議

1.PGP(PrettyGoodPrivacy)

PGP是一個(gè)完整的電子郵件安全軟件包，包括加密、鑒別、電子簽名和壓縮等技術(shù)，提供了電子郵件的安全性、發(fā)送方鑒別和報(bào)文完整性。PGP并沒(méi)有使用什么新的概念，它只是將現(xiàn)有的一些算法如MD5，RSA，以及IDEA等綜合在一起而已。雖然PGP已被廣泛使用，但PGP并不是因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)。

69謝謝您的觀賞2019-9-2PGP的工作過(guò)程假定A向B發(fā)送電子郵件明文X。若使用PGP進(jìn)行加密，則A有三個(gè)密鑰：自己的私鑰、B的公鑰和自己生成的一次性密鑰。B有兩個(gè)密鑰：自己的私鑰和A的公鑰。70謝謝您的觀賞2019-9-2A的工作對(duì)明文X進(jìn)行MD5報(bào)文摘要運(yùn)算，得出報(bào)文摘要H。用自己的私鑰對(duì)H進(jìn)行數(shù)字簽名，得出簽名的報(bào)文摘要D(H)，把它拼接在明文的后面，得到報(bào)文(X+D(H))。使用自己生成的一次性密鑰對(duì)報(bào)文(X+D(H))進(jìn)行加密。使用B的公鑰對(duì)一次性密鑰進(jìn)行加密。把加了密的一次性密鑰和報(bào)文發(fā)給B。71謝謝您的觀賞2019-9-2B的工作把被加密的一次性密鑰和報(bào)文分離開(kāi)。用自己的私鑰解出A的一次性密鑰。用解出的一次性密鑰解密報(bào)文(X+D(H))，然后分離出明文X和D(H)。用A的公鑰對(duì)D(H)進(jìn)行核實(shí)，得出報(bào)文摘要H。對(duì)X進(jìn)行報(bào)文摘要算法，得出報(bào)文摘要，看是否和H一樣。如一樣，則電子郵件的發(fā)送方鑒別就通過(guò)了，報(bào)文的完整性也得到了肯定。72謝謝您的觀賞2019-9-22.PEM

(PrivacyEnhancedMail)

PEM是因特網(wǎng)的郵件加密建議標(biāo)準(zhǔn)，由四個(gè)RFC文檔來(lái)描述：(1)RFC1421：報(bào)文加密與鑒別過(guò)程(2)RFC1422：基于證書的密鑰管理(3)RFC1423：PEM的算法、工作方式和標(biāo)識(shí)符(4)RFC1424：密鑰證書和相關(guān)的服務(wù)73謝謝您的觀賞2019-9-2PEM的主要特點(diǎn)PEM的功能和PGP的差不多，都是對(duì)基于RFC822的電子郵件進(jìn)行加密和鑒別。PEM有比PGP更加完善的密鑰管理機(jī)制。由認(rèn)證中心發(fā)布證書，上面有用戶姓名、公鑰以及密鑰的使用期限。每個(gè)證書有一個(gè)唯一的序號(hào)。證書還包括用認(rèn)證中心秘鑰簽了名的MD5散列函數(shù)。74謝謝您的觀賞2019-9-27