2016年計(jì)算機(jī)四級(jí)《網(wǎng)絡(luò)工程師》學(xué)習(xí)筆記:第8章

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第8章 網(wǎng)絡(luò)安全與信息安全
    一、密碼學(xué)
    1、密碼學(xué)是以研究數(shù)據(jù)保密為目的,對(duì)存儲(chǔ)或者傳輸?shù)男畔⒉扇∶孛艿慕粨Q以防止第三者對(duì)信息的竊取的技術(shù)。
    2、對(duì)稱密鑰密碼系統(tǒng)(私鑰密碼系統(tǒng)):在傳統(tǒng)密碼體制中加密和解密采用的是同一密鑰。常見的算法有:DES、IDEA
    3、加密模式分類:
    (1)序列密碼:通過(guò)有限狀態(tài)機(jī)產(chǎn)生性能優(yōu)良的偽隨機(jī)序列,使用該序列加密信息流逐位加密得到密文。
    (2)分組密碼:在相信復(fù)雜函數(shù)可以通過(guò)簡(jiǎn)單函數(shù)迭代若干圈得到的原則,利用簡(jiǎn)單圈函數(shù)及對(duì)合等運(yùn)算,充分利用非線性運(yùn)算。
    4、非對(duì)稱密鑰密碼系統(tǒng)(公鑰密碼系統(tǒng)):現(xiàn)代密碼體制中加密和解密采用不同的密鑰。
    實(shí)現(xiàn)的過(guò)程:每個(gè)通信雙方有兩個(gè)密鑰,K和K',在進(jìn)行保密通信時(shí)通常將加密密鑰K公開(稱為公鑰),而保留解密密鑰K'(稱為私鑰),常見的算法有:RSA
    二、鑒別
    鑒別是指可靠地驗(yàn)證某個(gè)通信參與方的身份是否與他所聲稱的身份一致的過(guò)程,一般通過(guò)某種復(fù)雜的身份認(rèn)證協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。
    1、口令技術(shù)
    身份認(rèn)證標(biāo)記:PIN保護(hù)記憶卡和挑戰(zhàn)響應(yīng)卡
    分類:共享密鑰認(rèn)證、公鑰認(rèn)證和零知識(shí)認(rèn)證
    (1)共享密鑰認(rèn)證的思想是從通過(guò)口令認(rèn)證用戶發(fā)展來(lái)了。
    (2)公開密鑰算法的出現(xiàn)為
    2、會(huì)話密鑰:是指在一次會(huì)話過(guò)程中使用的密鑰,一般都是由機(jī)器隨機(jī)生成的,會(huì)話密鑰在實(shí)際使用時(shí)往往是在一定時(shí)間內(nèi)都有效,并不真正限制在一次會(huì)話過(guò)程中。
    簽名:利用私鑰對(duì)明文信息進(jìn)行的變換稱為簽名
    封裝:利用公鑰對(duì)明文信息進(jìn)行的變換稱為封裝
    3、Kerberos鑒別:是一種使用對(duì)稱密鑰加密算法來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)可信第三方密鑰分發(fā)中心的身份認(rèn)證系統(tǒng)??蛻舴叫枰蚍?wù)器方遞交自己的憑據(jù)來(lái)證明自己的身份,該憑據(jù)是由KDC專門為客戶和服務(wù)器方在某一階段內(nèi)通信而生成的。憑據(jù)中包括客戶和服務(wù)器方的身份信息和在下一階段雙方使用的臨時(shí)加密密鑰,還有證明客戶方擁有會(huì)話密鑰的身份認(rèn)證者信息。身份認(rèn)證信息的作用是防止攻擊者在將來(lái)將同樣的憑據(jù)再次使用。時(shí)間標(biāo)記是檢測(cè)重放攻擊。
    4、數(shù)字簽名:
    加密過(guò)程為C=EB(DA(m)) 用戶A先用自己的保密算法(解密算法DA)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密DA(m),再用B的公開算法(加密算法EB)進(jìn)行一次加密EB(DA(m))。
    解密的過(guò)程為m= EA (DB (C)) 用戶B先用自己的保密算法(解密算DB)對(duì)密文C進(jìn)行解密DB (C),再用A的公開算法(加密算法EA)進(jìn)行一次解密EA (DB (C))。只有A才能產(chǎn)生密文C,B是無(wú)法依靠或修改的,所以A是不得抵賴的DA(m)被稱為簽名。
    三、訪問(wèn)控制
    訪問(wèn)控制是指確定可給予哪些主體訪問(wèn)的權(quán)力、確定以及實(shí)施訪問(wèn)權(quán)限的過(guò)程。被訪問(wèn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為客體。
    1、訪問(wèn)矩陣是表示安全政策的最常用的訪問(wèn)控制安全模型。訪問(wèn)者對(duì)訪問(wèn)對(duì)象的權(quán)限就存放在矩陣中對(duì)應(yīng)的交叉點(diǎn)上。
    2、訪問(wèn)控制表(ACL)每個(gè)訪問(wèn)者存儲(chǔ)有訪問(wèn)權(quán)力表,該表包括了他能夠訪問(wèn)的特定對(duì)象和操作權(quán)限。引用監(jiān)視器根據(jù)驗(yàn)證訪問(wèn)表提供的權(quán)力表和訪問(wèn)者的身份來(lái)決定是否授予訪問(wèn)者相應(yīng)的操作權(quán)限。
    3、粗粒度訪問(wèn)控制:能夠控制到主機(jī)對(duì)象的訪問(wèn)控制
    細(xì)粒度訪問(wèn)控制:能夠控制到文件甚至記錄的訪問(wèn)控制
    4、防火墻作用:防止不希望、未經(jīng)授權(quán)的通信進(jìn)出被保護(hù)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),通過(guò)邊界控制強(qiáng)化內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全政策。
    防火墻的分類:IP過(guò)濾、線過(guò)濾和應(yīng)用層代理
    路由器過(guò)濾方式防火墻、雙穴信關(guān)方式防火墻、主機(jī)過(guò)濾式防火墻、子網(wǎng)過(guò)濾方式防火墻
    5、過(guò)濾路由器的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用硬件來(lái)降低成本;對(duì)上層協(xié)議和應(yīng)用透明,無(wú)需要修改已經(jīng)有的應(yīng)用。缺點(diǎn):在認(rèn)證和控制方面粒度太粗,無(wú)法做到用戶級(jí)別的身份認(rèn)證,只有針對(duì)主機(jī)IP地址,存在著假冒IP攻擊的隱患;訪問(wèn)控制也只有控制到IP地址端口一級(jí),不能細(xì)化到文件等具體對(duì)象;從系統(tǒng)管理角度來(lái)看人工負(fù)擔(dān)很重。
    6、代理服務(wù)器的優(yōu)點(diǎn):是其用戶級(jí)身份認(rèn)證、日志記錄和帳號(hào)管理。缺點(diǎn):要想提供全面的安全保證,就要對(duì)每一項(xiàng)服務(wù)都建立對(duì)應(yīng)的應(yīng)用層網(wǎng)關(guān),這就極大限制了新應(yīng)用的采納。
    7、VPN:虛擬專用網(wǎng),是將物理分布在不同地點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)公共骨干網(wǎng),尤其是internet聯(lián)接而成的邏輯上的虛擬子網(wǎng)。
    8、VPN的模式:直接模式VPN使用IP和編址來(lái)建立對(duì)VPN上傳輸數(shù)據(jù)的直接控制。對(duì)數(shù)據(jù)加密,采用基于用戶身份的鑒別,而不是基于IP地址。隧道模式VPN是使用IP幀作為隧道的發(fā)送分組。
    9、IPSEC是由IETF制訂的用于VPN的協(xié)議。由三個(gè)部分組成:封裝安全負(fù)載ESP主要用來(lái)處理對(duì)IP數(shù)據(jù)包的加密并對(duì)鑒別提供某種程序的支持。,鑒別報(bào)頭(AP)只涉及到鑒別不涉及到加密,internet密鑰交換IKE主要是對(duì)密鑰交換進(jìn)行管理。
    四、計(jì)算機(jī)病毒
    1、計(jì)算機(jī)病毒分類:操作系統(tǒng)型、外殼型、入侵型、源碼型
    2、計(jì)算機(jī)病毒破壞過(guò)程:最初病毒程序寄生在介質(zhì)上的某個(gè)程序中,處于靜止?fàn)顟B(tài),一旦程序被引導(dǎo)或調(diào)用,它就被激活,變成有傳染能力的動(dòng)態(tài)病毒,當(dāng)傳染條件滿足時(shí),病毒就侵入內(nèi)存,隨著作業(yè)進(jìn)程的發(fā)展,它逐步向其他作業(yè)模塊擴(kuò)散,并傳染給其他軟件。在破壞條件滿足時(shí),它就由表現(xiàn)模塊或破壞模塊把病毒以特定的方針表現(xiàn)出來(lái)。
    五、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)
    1、鏈路層負(fù)責(zé)建立點(diǎn)到點(diǎn)的通信,網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)尋徑、傳輸層負(fù)責(zé)建立端到端的通信信道。
    2、物理層可以在通信線路上采用某些技術(shù)使得搭線偷聽變得不可能或者容易被檢測(cè)出。數(shù)據(jù)鏈路層,可以采用通信保密機(jī)進(jìn)行加密和解密。
    3、IP層安全性
    在IP加密傳輸信道技術(shù)方面,IETF已經(jīng)指定了一個(gè)IP安全性工作小組IPSEC來(lái)制訂IP安全協(xié)議IPSP和對(duì)應(yīng)的internet密鑰管理協(xié)議IKMP的標(biāo)準(zhǔn)。
    (1)IPSEC采用了兩種機(jī)制:認(rèn)證頭部AH,提前誰(shuí)和數(shù)據(jù)完整性;安全內(nèi)容封裝ESP,實(shí)現(xiàn)通信保密。1995年8月internet工程領(lǐng)導(dǎo)小組IESG批準(zhǔn)了有關(guān)IPSP的RFC作為internet標(biāo)準(zhǔn)系列的推薦標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)還規(guī)定了用安全散列算法SHA來(lái)代替MD5和用三元DES代替DES。
    4、傳輸層安全性
    (1)傳輸層網(wǎng)關(guān)在兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)之間代為傳遞TCP連接并進(jìn)行控制,這個(gè)層次一般稱作傳輸層安全。最常見的傳輸層安全技術(shù)有SSL、SOCKS和安全RPC等。
    (2)在internet編程中,通常使用廣義的進(jìn)程信IPC機(jī)制來(lái)同不同層次的安全協(xié)議打交道。比較流行的兩個(gè)IPC編程界面是BSD Sockets和傳輸層界面TLI。
    (3)安全套接層協(xié)議SSL
    在可靠的傳輸服務(wù)TCP/IP基礎(chǔ)上建立,SSL版本3,SSLv3于1995年12月制定。SSL采用公鑰方式進(jìn)行身份認(rèn)證,但是大量數(shù)據(jù)傳輸仍然使用對(duì)稱密鑰方式。通過(guò)雙方協(xié)商SSL可以支持多種身份認(rèn)證、加密和檢驗(yàn)算法。
    SSL協(xié)商協(xié)議:用來(lái)交換版本號(hào)、加密算法、身份認(rèn)證并交換密鑰SSLv3提供對(duì)Deffie-Hellman密鑰交換算法、基于RSA的密鑰交換機(jī)制和另一種實(shí)現(xiàn)在Frotezza chip上的密鑰交換機(jī)制的支持。
    SSL記錄層協(xié)議:它涉及應(yīng)用程序提供的信息的分段、壓縮數(shù)據(jù)認(rèn)證和加密SSLv3提供對(duì)數(shù)據(jù)認(rèn)證用的MD5和SHA以及數(shù)據(jù)加密用的R4主DES等支持,用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)證和加密的密鑰可以有通過(guò)SSL的握手協(xié)議來(lái)協(xié)商。
    SSL協(xié)商層的工作過(guò)程:當(dāng)客戶方與服務(wù)方進(jìn)行通信之前,客戶方發(fā)出問(wèn)候;服務(wù)方收到問(wèn)候后,發(fā)回一個(gè)問(wèn)候。問(wèn)候交換完畢后,就確定了雙方采用的SSL協(xié)議的版本號(hào)、會(huì)話標(biāo)志、加密算法集和壓縮算法。
    SSL記錄層的工作過(guò)程:接收上層的數(shù)據(jù),將它們分段;然后用協(xié)商層約定的壓縮方法進(jìn)行壓縮,壓縮后的記錄用約定的流加密或塊加密方式進(jìn)行加密,再由傳輸層發(fā)送出去。
     5、應(yīng)用層安全性
     6、WWW應(yīng)用安全技術(shù)
     (1)解決WWW應(yīng)用安全的方案需要結(jié)合通用的internet安全技術(shù)和專門針對(duì)WWW的技術(shù)。前者主要是指防火墻技術(shù),后者包括根據(jù)WWW技術(shù)的特點(diǎn)改進(jìn)HTTP協(xié)議或者利用代理服務(wù)器、插入件、中間件等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的安全技術(shù)。
     (2)HTTP目前三個(gè)版本:HTTP0.9、HTTP1.0、HTTP1.1。HTTP0.9是最早的版本,它只定義了最基本的簡(jiǎn)單請(qǐng)求和簡(jiǎn)單回答;HTTP1.0較完善,也是目前使用廣泛的一個(gè)版本;HTTP1.1增加了大量的報(bào)頭域,并對(duì)HTTP1.0中沒(méi)有嚴(yán)格定義的部分作了進(jìn)一步的說(shuō)明。
     (3)HTTP1.1提供了一個(gè)基于口令基本認(rèn)證方法,目前所有的WEB服務(wù)器都可以通過(guò) "基本身份認(rèn)證"支持訪問(wèn)控制。在身份認(rèn)證上,針對(duì)基本認(rèn)證方法以明文傳輸口令這一弱點(diǎn),補(bǔ)充了摘要認(rèn)證方法,不再傳遞口令明文,而是將口令經(jīng)過(guò)散列函數(shù)變換后傳遞它的摘要。
     (4)針對(duì)HTTP協(xié)議的改進(jìn)還有安全HTTP協(xié)議SHTTP。最新版本的SHTTP1.3它建立在HTTP1.1基礎(chǔ)上,提供了數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)完整、防止否認(rèn)等能力。
     (5)DEC-Web
    WAND服務(wù)器是支持DCE的專用Web服務(wù)器,它可以和三種客戶進(jìn)行通信:第一是設(shè)置本地安全代理SLP的普通瀏覽器。第二種是支持SSL瀏覽器,這種瀏覽器向一個(gè)安關(guān)以SSL協(xié)議發(fā)送請(qǐng)求,SDG再將請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成安全RPC調(diào)用發(fā)給WAND,收到結(jié)果后,將其轉(zhuǎn)換成SSL回答,發(fā)回到瀏覽器。第三種是完全沒(méi)有任何安全機(jī)制的普通瀏覽器,WANS也接受它直接的HTTP請(qǐng)求,但此時(shí)通信得不到任何保護(hù)。
    六、安全服務(wù)與安全與機(jī)制
     1、ISO7498-2從體系結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)描述了5種可選的安全服務(wù)、8項(xiàng)特定的安全機(jī)制以及5種普遍性的安全機(jī)制。
     2、5種可選的安全服務(wù):鑒別、訪問(wèn)控制、數(shù)據(jù)保密、數(shù)據(jù)完整性和防止否認(rèn)。
     3、8種安全機(jī)制:加密機(jī)制、數(shù)據(jù)完整性機(jī)制、訪問(wèn)控制機(jī)制、數(shù)據(jù)完整性機(jī)制、認(rèn)證機(jī)制、通信業(yè)務(wù)填充機(jī)制、路由控制機(jī)制、公證機(jī)制,它們可以在OSI參考模型的適當(dāng)層次上實(shí)施。
     4、5種普遍性的安全機(jī)制:可信功能、安全標(biāo)號(hào)、事件檢測(cè)、安全審計(jì)跟蹤、安全恢復(fù)。
     5、信息系統(tǒng)安全評(píng)估準(zhǔn)則
    (1)可信計(jì)算機(jī)系統(tǒng)評(píng)估準(zhǔn)則TCSEC:是由美國(guó)國(guó)家計(jì)算機(jī)安全中心于1983年制訂的,又稱桔皮書。
    (2)信息技術(shù)安全評(píng)估準(zhǔn)則ITSEC:由歐洲四國(guó)于1989年聯(lián)合提出的,俗稱白皮書。
    (3)通用安全評(píng)估準(zhǔn)則CC:由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所NIST和國(guó)家安全局NSA、歐洲四國(guó)以及加拿大等6國(guó)7方聯(lián)合提出的。
    (4)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全保護(hù)等級(jí)劃分準(zhǔn)則:我國(guó)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于1999年發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
    6、可信計(jì)算機(jī)系統(tǒng)評(píng)估準(zhǔn)則
    TCSEC共分為4類7級(jí):D,C1,C2,B1,B2,B3,A1
    D級(jí),安全保護(hù)欠缺級(jí),并不是沒(méi)有安全保護(hù)功能,只是太弱。
    C1級(jí),自主安全保護(hù)級(jí),
    C2級(jí),受控存取保護(hù)級(jí),
    B1級(jí),結(jié)構(gòu)化保護(hù)級(jí)
    B3級(jí),安全域級(jí)
    A1,驗(yàn)證設(shè)計(jì)級(jí)。
    七、評(píng)估增長(zhǎng)的安全操作代價(jià)
    為了確定網(wǎng)絡(luò)的安全策略及解決方案:首先,應(yīng)該評(píng)估風(fēng)險(xiǎn),即確定侵入破壞的機(jī)會(huì)和危害的潛在代價(jià);其次,應(yīng)該評(píng)估增長(zhǎng)的安全操作代價(jià)。
    安全操作代價(jià)主要有以下幾點(diǎn):
    (1)用戶的方便程度
    (2)管理的復(fù)雜性
    (3)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的影響
    (4)對(duì)不同平臺(tái)的支持