信息安全技术基础知识总结

一、信息安全基础知识

        信息安全基本要素：

                1. 机密性（C）：确保信息不暴露给未授权的实体或进程

                2. 完整性（I）：只有得到允许的人才能修改数据，并且能够判别出数据是否已被篡改

                3. 可用性（A）：得到授权的实体在需要时可访问数据，即攻击者不能占用所有的资源

                                              而阻碍授权者的工作

                4. 可控性：可以控制授权范围内的信息流向及行为方式

                5. 可审查性：对出现的信息安全问题提供调查的依据和手段

        信息安全的范围：

                设备安全：信息系统安全的首要问题，物质基础，包括：

                        1. 设备的稳定性：设备在一定时间内不出故障的概率

                        2. 设备的可靠性：设备在一定时间内正常执行任务的概率

                        3. 设备的可用性：设备可以正常使用的概率

                数据安全：数据安全即采取措施确保数据免受未授权的泄漏、篡改和毁坏，包括：

                        1. 数据的秘密性：数据不受未授权者知晓的属性

                        2. 数据的完整性：数据是正确的、真实的、未被篡改的、完整无缺的

                        3. 数据的可用性：数据可以随时正常使用

                内容安全：信息安全在政治、法律、道德层次上的要求，包括：

                        1. 信息内容在政治上是健康的

                        2. 信息内容符合国家的法律法规

                        3. 信息内容符合中华民族优良的道德规范

                行为安全：

                        1. 行为的秘密性：行为的过程和结果不能危害数据的秘密性

                        2. 行为的完整性：行为的过程和结果不能危害数据的完整性，行为的过程和结果是

                                                       预期的

                        3. 行为的完整性：行为的过程偏离预期时，能够发现、控制和纠正

        网络安全

                网络安全漏洞：

                        1. 物理安全性：2. 网络安全漏洞；3. 不兼容使用安全漏洞；4. 不合适的安全哲理

               网络安全威胁：

                        1. 非授权访问；2. 信息泄漏或丢失；3. 破坏数据完整性；4. 拒绝服务攻击；5. 利用

                      网络传播病毒 

                安全措施的目标：

                        1. 访问控制；2. 认证；3. 完整性；4. 审计；5. 保密

        信息安全的等级保证体系

                1. 用户自主保护级（第一级）：适用于普通内联互联网用户

                2. 系统审计保护级（第二级）：适用于通过内联网或国际网进行商务活动，需要保密

                                                                       的非重要单位。

                3. 安全标记保护级（第三级）：适用于地方国家机关等重点工程建设单位

                4. 结构化保护级（第四级）：适用于中央级国家机关等

                5. 访问验证保护级（第五级）：适用于国防部门和实施特殊隔离的单位

二、信息加解密技术

        对称密钥加密算法

                加密密钥和解密密钥相同，也被称为共享密钥算法，常见的有：

                1. DES：明文被分成64位的块，对每个块进行19次变换（替换和位移），其中16次由        

                56位的密钥的不同排列形式控制，最后产生64位的密文块。

                2. 三重DES：第一层和第三层的密钥相同，密钥有效长度为112位 ，加密步骤：

                        1. 使用密钥K1进行DES加密；

                        2. 使用K2对加密后密文进行加密；

                        3. 使用密钥K1再次对加密后的密文加密

                3. IDEA（国际数据加密算法，International Data Encryption Algorithm）

                        使用128位的密钥，把明文分为64位的块，进行8轮迭代加密

                4. AES（高级加密标准，Advanced Encrption Standard）：

                        支持128位，192位，256位密钥长度，可以通过软件或硬件实现

                特点：加密强度不高，易破解；但加密速度快、效率高；密钥分发困难

        非对称密钥加密算法

                加密密钥和解密密钥不同，也被称为不共享密钥算法。设P为明文，C为密文，E为公钥

        控制的加密算法，D为私钥控制的加密算法则：

                 (1). D(E(P)) = P        

                (2). 不能由E推导出D

                (3). 选择明文攻击，不能破解E

                用公钥加密，私钥解密，可以实现保密通信；私钥加密，公钥解密，可以实现数字签

        名。常见算法有：

                1. RSA：2048位或1024位密钥，RSA算法的安全性基于大素数分解的困难性

                2. Elgamal：安全性依赖于计算有限域山峰的离散对数难题

                3. ECC：椭圆曲线算法

                4. Diffie-Hellman算法

        特点：加密强度高，不易破解；加密效率低、速度慢；密钥分发相对容易

        国产密钥算法

三、密钥管理技术

        PKI公钥体系：

        数字证书的组成： 

                1. 证书的版本信息；

                2. 证书的序列号，每个证书都有一个唯一的序列号

                3. 证书所使用的签名；

                4. 证书发行机构的名称；

                5. 证书的有效期；

                6. 证书所有人的名称；

                7. 证书所有人的公开密钥；

                8. 证书发行着对证书的签名

        数字证书的使用过程：

                 1. 下载证书；

                2. 使用CA的公钥验证证书的真伪；

                3. 提取访问网站的公钥；

                4. 客户端随机生成密钥；

                5. 使用目标网站的公钥对随机密钥进行加密；

                6. 使用随机密钥传输信息

        对称密钥的分配方式：

                  1. 结果A选取的密钥通过物理手段发送给B

                2. 由第三方选取密钥，通过物理手段分别发给A和B

                3. A、B事先已有一个密钥，其中一方选取新的密钥后，用已有密钥将新密钥加密传输

                4. 三方A、B、C个有一保密信道，C选取密钥后，分别通过A、B格子的信道发送

四、访问控制技术

                访问控制的基本模型：从访问控制的角度出发，描述安全系统、建立安全模型的方法

                访问控制模型三要素：

                ​​​​​​​        主体：可以对其他实体施加动作的主动实体，记为S。

                ​​​​​​​        客体：可以接受其他实体访问的被动实体，记为O。

                ​​​​​​​        控制策略：主体对客体的操作行为集和约束条件集。

                        访问控制的实现首先需要对合法用户进行验证，然后是对控制策略的选用与管理，

               最后 要对非法用户或越权操作进行管理。访问控制包括以下内容：

                        认证：主体对客体的识别认证和客体对主体的检验认证。

                        控制策略的具体实现：既要防止非法用户，也要考虑敏感资源的泄漏。

                        审计：对行为进行就，达到威慑和保证访问控制正常实现。

                访问控制的实现技术：

                        1. 访问控制矩阵（ACM）：以主体为行索引，客体为列索引的矩阵

                        2. 访问控制表：ACM的列，一个客体可以被哪些主体访问

                        3. 能力表：ACM的行，一个主体可以访问哪些客体

                        4. 授权关系表：对应ACM中的每一个非空元素的技术实现，S->KS->O

五、数字签名技术

                目的：1. 确认消息来源；2. 不能否认发送；3. 不可否认接受

               签名需要保证以下内容：

                        1. 签名是可信的

                        2. 签名不可伪造

                        3. 签名不可重用

                        4. 签名的文件是不可改变的

                        5. 签名是不可抵赖的

                签名的产生：

                          对称密钥签名：通过仲裁人

                        公开密钥签名：使用自己的私钥进行签名，接收方使用发送方的公钥进行签名认证

                        由于公开密钥签名对长文件签名是效率过低，采用对文件的Hash值进行签名，大

                大提高了签名的速度，同时签名和文件可以分开存储，对接受者的存储量要求大大降

                低，同时可以保证签名的长度固定

六、常见的信息安全攻击和防御方式

         1. 密钥的选择：增大密钥空间；选择强钥；增加密钥的随机性

        2. 拒绝服务攻击（DDoS）：人为或非人为的发起行为，使主机硬件、软件或两者同时失去工作能力，使系统不可访问并因此拒绝合法用户的请求。实现的常用思路：

        1. 服务器的缓冲期满，不接受新的请求

        2. 使用IP欺骗，迫使服务器把合法用户的连接复位

实现分类：

        1. 资源消耗：针对网络连接；针对磁盘空间；消耗CPU和内存

        2. 破坏或更改配置信息

        3. 物理破坏或改变网络部件

        4. 利用服务程序中的处理错误导致服务失效

        分布式DDoS：

                三级架构，客户端（client）、代理段（Agent）、主控端（handler）

        DDoS的防御手段：

                1. 加强对数据包的特征识别

                2. 设置防火墙监视本地主机端口的使用情况

                3. 对通信数据量进行统计

                4. 尽可能修正已经发现的问题和漏洞

        3. 欺骗攻击

                ARP欺骗：显示一个主机瘫痪，然后使用该主机的IP冒充该主机

               DNS欺骗：冒充DNS服务器，返回攻击者的IP地址

                IP欺骗：改变发送者IP

                端口扫描：通过端口扫描判断目标主机开放了哪些服务和操作系统的类型

                同步包风暴（SYN Flooding）：服务器在发出SYN+ACK应答报文后，无法收到客户端

        的确认，无法完成第三次握手，此时服务器会进行重试。可以通过修改注册表防御该攻击。