【软考笔记】5. 系统安全分析与设计

信息系统安全属性

1. 保密性：最小授权原则、信息加密
2. 完整性：安全协议、校验码、密码校验、数字签名、公证
3. 可用性：合法用户可以以合法方式使用到资源
4. 不可抵赖性：数字签名

对称加密与非对称加密技术

对称加密：加密解密的密钥相同

非对称加密：加密解密的密钥不同，公钥加密私钥解密，或私钥加密公钥解密

非对称加密解决密钥传递过程中被截获的问题

对称加密的常见算法

DES

DES：替换+移位

替换：通过 密码表 将原本的信息映射到新信息

密钥 K：56 位
数据块：64 位

1. 加密：K 加密
2. 解密：K 解密

3DES

3DES：三重 DES

两个密钥 K1 K2：56 位

1. 加密：K1 加密 -> K2 解密 -> K1 加密
2. 解密：K1 解密 -> K2 加密 -> K1 解密

AES

RC-5

IDEA

对称加密技术的优缺点

优点：加密速度快

缺点：加密强度不高，密钥分发困难

非对称加密的常见算法

甲乙双方分别各有公钥、私钥

用甲的公钥加密只能用甲的私钥解密；用甲私钥加密的只能用甲的公钥解密；乙同样如此

RSA

密钥：512/1024 位

Elgamal

ECC（椭圆曲线算法）

背包算法

Rabin

D-H

非对称加密技术的优缺点

优点：解决密钥分发的问题

缺点：加密速度慢，不适合加密大信息量数据

非对称加密解决密钥分发问题

1. 甲想将自己的公钥传递给乙
   1. 这个公钥只能用乙的公钥加密
   2. 因为只有乙的私钥能解乙的公钥，这样可以保证只有乙能解

信息摘要

信息摘要是一段信息的特征值，是这段信息的哈希值

解决在传输过程中，信息完整性被破坏的问题
因为信息被篡改，信息摘要就会改变

与数字签名结合使用，可以保证信息完整性

理论上是不能复原的，有些网站可以把 MD5 解密是因为他们有一个庞大的数据库可以把常用的原文查出来

信息摘要的常见算法

MD5

散列值是 128 位

SHA

散列值是 160 位

数字签名

场景 1：信息摘要本身和信息一起被篡改了

场景 2：某人抵赖欠款信息不是自己发的

数字签名：接收者知道信息是谁发出的，发送者防抵赖

数字签名的验证过程

1. 甲想把一个数据包发送给乙，并希望让乙知道这个数据包一定是自己发的
   1. 这个数字签名只能用甲的私钥加密
   2. 只有甲的公钥能解密
   3. 如果乙用甲的公钥解密出来了，乙可以知道这个数据包一定是甲发的

这里“加密”“解密”的概念并不准确，因为没有防止原始数据被其他人看到（所有人都可以通过甲的公钥知道甲发了啥），正确的说法应该是“数字签名的验证过程”

数字签名+信息摘要的应用过程

甲想向乙发送一个数据包，想让

1. 数据不被篡改
2. 让乙知道是甲发的

甲发送过程如下：

1. 将数据哈希出一个信息摘要
2. 将信息摘要用甲私钥加密（将信息摘要进行数字签名）
   1. 不对数据包做数字签名的原因：数据包太大，不适合使用非对称加密
3. 将 原始数据 和 进行数字签名后的信息摘要 发给乙

乙收到加密后的数据和信息摘要后：

1. 将加密的信息摘要用甲公钥解密（验证信息摘要的数字签名）
2. 验证数据包哈希后的结果和信息摘要是不是一样

数字信封与 PGP

数字信封原理

甲（发送方）：

1. 将 数据 用 对称密钥 加密
2. 将 对称密钥 用 乙公钥 加密

乙（接收方）：

1. 将 对称密钥 用 乙私钥 解密
2. 将 数据 用 对称密钥 解密

第三方：

1. 没有乙私钥，无法解密对称密钥
2. 因此无法解密数据包

PGP（数字证书）

PGP 本身是一种协议，用于电子邮件/文件存储（如云盘）的加密
PGP 协议认可的数字证书机制有 PGP 证书 和 X.509 证书

场景：有人冒充乙的身份发送公钥，甲不知道，结果本来发给乙的信息被窃听者拿到并解密了
使用 数字证书 解决公钥发出者是否是本人的问题

解决方法：CA 机构来颁发数字证书，数字证书包含身份信息

如何辨别数字证书真伪：数字证书上有颁发机构的签名

习题

设计一套邮件加密系统，要求邮件

1. 以加密方式传输，邮件最大附件内容可达 500MB
2. 发送者不可抵赖
3. 若邮件被第三方截获，第三方无法篡改

1. 以加密方式传输，邮件最大附件内容可达 500MB -> 内容用对称加密
2. 发送者不可抵赖 -> 数字签名
3. 若邮件被第三方截获，第三方无法篡改 -> 信息摘要

发送方：

1. 邮件原文使用对称加密
2. 邮件原文哈希出信息摘要
3. 将信息摘要使用发送方私钥进行数字签名
4. 将对称加密的密钥通过接收方公钥加密

接收方：

1. 通过接收方私钥解密出对称加密的密钥
2. 还原出邮件原文
3. 通过发送方公钥验证数字签名，得出信息摘要
4. 将原文哈希看是否符合信息摘要

网络安全

各个网络层次的安全保障

要能把协议和

数据链路层：PPP 协议、L2TP 协议

网络层：防火墙技术、IPSec 协议

传输层：TLS 协议、SET 协议

应用层：PGP 协议、HTTPS 协议

SSL 协议贯穿应用层到传输层

网络威胁与攻击

给一个场景要会判断是那种攻击

1. 重放攻击（ARP）：
2. 拒绝服务（DOS）：破坏系统可用性
3. 窃听
4. 业务流分析：长期的窃听，而且有分析数据（常与窃听相混淆）
5. 信息泄露
6. 破坏信息完整性：数据被非法增删改
7. 非授权访问
8. 假冒
9. 旁路控制：攻击者利用本身的安全缺陷，绕过守卫
10. 授权侵犯：内部攻击
11. 特洛伊木马：间谍程序
12. 陷阱门：输入特定数据就可违反安全策略的机关，开后门
13. 抵赖

防火墙技术

防外不防内

1. 网络级防火墙
   1. 工作层次低，效率高
   2. 只检查 IP 头
2. 应用级防火墙
   1. 工作层次高，效率低
   2. 开箱检查内容

网络级防火墙

1. 包过滤：过滤某些 IP 发的信息
2. 状态检测：检测 TCP/IP 连接的状态信息

应用级防火墙

1. 双穴主机：非重点
2. 屏蔽主机：非重点
3. 屏蔽子网

屏蔽子网、DMZ

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-E00t1rx6-1680508895959)(/assets/image.png)]

在外网内网直接增加一个 屏蔽子网区 （隔离区、DMZ 非军事区）

屏蔽子网区放对外服务的服务器（邮件服务器、web 服务器等）
外部入侵者攻破一道防火墙还有一道才能进入内部网络，更安全

同样的，内部访问外部也需要通过两道防火墙

内部对内部的攻击是防止不了的