密码学与信息安全课件

密码学与信息安全密码编码学与网络安全-原理与实践（第四版）计算机科学与技术学院第01章密码学与网络信息安全网络安全威胁及目标网络安全模型密码学应用领域课程内容考核方式参考资料计算机科学与技术学院网络安全面临的威胁非授权访问对公司心怀不满或者已被解雇的雇员利用其尚未注销的权限对网络内部的敏感数据进行复制或者删除、更改。用户B假冒网络管理员A向终端C发出授权消息，终端C接受该消息并认为是管理员A发出，因此实施相应授权操作。计算机科学与技术学院网络安全面临的威胁病毒、恶意软件对网络的入侵陷门逻辑炸弹特洛伊木马病毒蠕虫计算机科学与技术学院网络安全面临的威胁陷门指进入程序的秘密入口，具体实现方式可以是某些特定的输入口令或者用户识别码（ID），或者是一个不可能事件序列激活的程序段。掌握陷门的人可以不经过安全认证和授权访问系统资源，恶意程序可以通过陷门植入系统。逻辑炸弹最早出现的恶意程序之一，它通常嵌入合法程序中并设定“触发条件”。典型的触发条件包括特定机器日期时间，对特定文件的访问，特定用户的进入等，一旦条件满足，逻辑炸弹便被触发—激活程序变更系统状态，修改系统数据甚至全部文件，造成终端或者服务器系统或者整个网络瘫痪。计算机科学与技术学院网络安全面临的威胁特洛伊木马源自希腊传说，借指隐藏在正常程序中的代码段。当程序被调用时，这些隐藏代码将被执行一些附加功能，例如间接实现非授权访问，删除用户文件等。病毒与前面情况相似，但它具有传染性。蠕虫通过网络连接实现自身的传播病毒代码。传播方式：电子邮件，远程登录等。计算机科学与技术学院安全威胁现状国家计算机网络应急技术处理协调中心计算机科学与技术学院垃圾邮件共1218件，占接收事件总数的37.01%，同比增长169%；网页恶意代码事件同比增长95%；网络仿冒事件890件；漏洞事件249件；病毒、蠕虫或木马事件达222件；拒绝服务攻击事件9件，比去年同期（13件）略有下降。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院2008年主要安全威胁垃圾邮件和钓鱼攻击虚假和误导性应用软件数据泄密2009安全趋势借经济危机发起安全攻击高级web威胁社交网站赛门铁克2008年度顶级互联网安全威胁趋势分析报告

计算机科学与技术学院中断(Interruption)：是对系统的可用性进行攻击，如破坏计算机硬件、网络或文件管理系统。窃听(Interception):在通信信道中进行监听等。篡改(Modification)：是对系统的完整性进行攻击，如修改数据文件中的数据、替换某一程序使其执行不同的功能、修改网络中传送的消息内容等。伪造(Fabication)：是对系统的真实性进行攻击。如在网络中插入伪造的消息或在文件中插入伪造的记录。计算机科学与技术学院威胁-攻击模式计算机科学与技术学院攻击分类主动攻击(ActiveAttacks)伪装、重放、篡改、拒绝服务等被动攻击(PassiveAttacks)窃听、流量分析等计算机科学与技术学院几个例子公司利用客户的一次性授权通过网络多次从客户账户中划款。公司的客户通过网络发出确认一笔交易的消息，随后否认他已发出的消息。用户A向用户B传送文件，用户C无权读取文件，但能够监视传输过程并截取该文件。伪造/重放抵赖截取计算机科学与技术学院网络信息需要哪些安全服务？可认证性数据保密性数据完整性不可否认性访问控制例如：用户A和用户B通过网络相识，由于没有相互的实体联系，因此不能确认彼此身份的真实性，从而无法完成交易。实现这些服务的技术？数学、信息、通信、计算机网络等多学科技术领域的综合，其中密码学是网络安全的基础理论和关键技术。计算机科学与技术学院安全机制加密数字签名否认伪造冒充篡改访问控制数据完整性数据单元的完整性发送实体接收实体数据单元序列的完整性防止假冒、丢失、重发、插入或修改数据。交换鉴别口令密码技术时间标记和同步时钟双方或三方“握手”数字签名和公证机构业务流量填充路由控制公证机制计算机科学与技术学院网络安全模型提供安全性的安全技术对将被发送的信息进行安全性相关的变换，包括消息的加密，通过加密搅乱了该消息，使对手不可读；增加基于该消息内容的代码，使之能够用于证实发送者的身份。由收发双方共享的某些秘密信息，希望不为攻击者所知。为保证安全传输，可能需要一个可信的第三方。计算机科学与技术学院密码学的应用领域一个简单的游戏两个朋友，Alice和Bob想在晚上一起出去，但是他们定不下来是去电影院还是歌剧院？怎么解决？通过掷硬币解决（协议protocol）Alice拿着一个硬币对Bob说：“你选择一面，然后我来抛”。Bob选择后，Alice把硬币抛向空中。然后他们都注视着硬币，看结果是哪一面朝上。如果Bob选择的那面朝上，则他就可以决定要去的地方，否则由Alice决定。计算机科学与技术学院电话掷币若Alic和Bob没有见面，且没有物理硬币，通过电话能否公平实现前面的决定?计算机科学与技术学院电话掷币奇妙函数f1)对任意整数x，由x计算f(x)是容易的，而给出f(x)，要找出对应的原像x是不可能的，不管x是奇数还是偶数；2)不可能找到一对整数(x,y)，满足x

y且f(x)=f(y)。计算机科学与技术学院电话掷币(协议)假定Alice和Bob已经同意：选择奇妙函数ff(x)中的偶数x表示“正面”，奇数x表示“背面”1)Alice选择一个大随机数x并计算f(x)；然后通过电话告诉Bobf(x)的值；2)Bob告诉Alice自己对x的奇偶性猜测；3)Alice告诉Bobx的值；4)Bob验证f(x)并观看他所做的猜测是正确或错误。计算机科学与技术学院零知识证明Zero-KnowledgeProofPeggy：“我可以对密文为C的消息进行解密。”Victor：“我不相信。请证明。”Peggy（糟糕的回答）：“密钥是K，您可以看到消息解密成了M。”Victor：“哈哈！现在我也知道了密钥和消息。”这里，Peggy虽然证明了自己拥有某些知识（密钥K及明文M），却向Victor泄露了这些知识。计算机科学与技术学院零知识证明Zero-KnowledgeProof

指的是证明者能够在不向验证者提供任何有用的信息的情况下，使验证者相信某个论断是正确的。C和D之间存在一个密门，并且只有知道咒语的人才能打开。Alice知道咒语并想对Victor证明，但证明过程中不想泄露咒语。零知识洞穴计算机科学与技术学院安全多方计算-百万富翁问题百万富翁问题是安全多方计算的一个著名问题，由姚期智在1982年提出：两个百万富翁想比较一下谁更富有，但是1不想暴露自己的确切钱数；2不想让第三方知道。2000图灵奖获得者计算机科学与技术学院百万富翁问题简单解决方案假设两个百万富翁分别是A和B，请一个律师C做中间人。1、A和B在一起秘密的投币产生一个两个人公认的随机数X；2、A和B在一起秘密的投币产生一个两个人公认的随机位K；3、假设A的资产数为A，如果K==0，A运算得到Xa=X+A，如果K==1，A运算得到Xa=X-A；4、B也做同样的事情；5、A和B分别将结果Xa和Xb秘密的告诉C，并且要求C将比较大小的结果公布；6、A和B各自依据K，得到结果。计算机科学与技术学院军事应用禁止核试验条约美国和前苏联互相允许把地震测试仪放入另一个国家中，以便对核试验进行监控。问题如何确信东道国没有窜改从监控国家的地震仪传来的数据？东道主国家如何确信监测器只发送规定的需要监测的消息？数字签名计算机科学与技术学院银行应用ATM’s:个人口令与加密密钥网上银行:SSL/TSL,Firewall电子货币与电子支付计算机科学与技术学院个人应用电子邮件加密PGP(PrettyGoodPrivacy)电子商务E-Commerce计算机科学与技术学院课程内容古典密码(传统加密技术)对称/分组加密(现代加密技术)公钥加密鉴别和散到函数数字签名与鉴别协议鉴别应用电子邮件安全IP安全Web安全计算机科学与技术学院古典密码学Enigmamachine密码机123451abcde2fghi,jk3lmnop4qrstu5vwxyz如果接收到密文为43151345421532154343112215则对应的明文即为securemessage。

计算机科学与技术学院对称/分组加密ENCRYPTION0101110100101110100101110011101101101101101010010101010110101100101011010011101100000000000000001101010110110111.....Roud4PlaintextCiphertextRoud1Roud2Roud3Roud160101110100101110100101110011101101101101101010010101010110101100101011010011101100000000000000001101010110110111.....Roud16Roud15Roud14Roud13Roud1DECRYPTION计算机科学与技术学院代表算法DES-(数据加密标准DataEncryptionStandard)IDEAInternationalDataEncryptionAlgorithm——国际数据加密算法，是1990年由瑞士联邦技术学院来学嘉X.J.Lai和Massey提出的建议标准算法。AES(高级加密标准AdvancedEncryptionStandard)X.J.Lai计算机科学与技术学院公钥加密简单原理POST计算机科学与技术学院代表算法RSARivestShamirAdlemanECCEllipticCurvecryptsystemRivestShamirAdlemanECC计算机科学与技术学院鉴别和散列函数任意对象(长度)散列编码固定长度计算机科学与技术学院代表算法散列函数-Hash函数MD5Message-DigestAlgorithm5消息-摘要算法(R)SHASecureHashAlgorithm安全散列算法(NSA)王小云与密码专家合影计算机科学与技术学院数字签名计算机科学与技术学院网络安全应用认证的实际应用Kerberos协议电子邮件安全PGP协议Web安全SSL/TLS协议计算机科学与技术学院密码协议什么是密码协议？计算机科学与技术学院鉴别应用协议Kerberos认证协议“希腊神话中，Kerberos是地狱入口的守卫者，长着许多头，通常三个，带有毒蛇似的尾巴。”-摘自”DictionaryofSubjectsandSymbolsinArt”零知识证明协议计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院零知识洞穴步骤如下：（1）Victor站在A点；（2）Peggy一直走进洞穴，到达C点或者D点；（3）在Peggy消失在洞穴中之后，Victor走到B点；（4）Victor随机选择左通道或者右通道，要求Peggy从该通道出来；（5）Peggy从Victor要求的通道出来，如果有必要就用咒语打开密门；（6）Peggy和Victor重复步骤（1）至（5）n次。计算机科学与技术学院课程目标了解密码学的基本概念理解和掌握常用密码算法的加密和解密原理理解安全协议的原理掌握密码学在网络安全中的具体应用。计算机科学与技术学院考核方式期末闭卷考试与平时成绩(作业，报告，课后实践等)相结合，平时成绩不超过30％。计算机科学与技术学院参考资料1．《密码编码学与网络安全：原理与实践（第二版）》，[美]WilliamStallings著，杨明等译，电子工业出版社出版，2001年2．《计算机密码学——计算机网络中的数据保密与安全（第2版）》，卢开澄编著，清华大学出版社出版，1998年3．《应用密码学——协议、算法与C源程序》，[美]BruceSchneier著，吴世雄等译，机械工业出版社出版，2000年4《应用密码学手册》，（加）AlfredMenezes著胡磊，王鹏等译.电子工业出版社，2005;《HandbookofAppliedCryptography》,[美]A.Menezes等著，CRC出版，1996年（网上可下载）5．《通信网络的安全——理论与技术》，王育民等编著，西安电子科技大学出版社出版，1999年计算机科学与技术学院参考资料6．《密码学导引》，[美]加内特，吴世忠等译，机械工业出版社，20038．《密码工程实践指南》SteveBurnett冯登国译清华大学出版社2001;

9．《公开密钥基础设施——概念、标准和实施》，[美]CarlisleAdams等著，冯登国等译，人民邮电出版社出版，2001年10．《现代密码学理论与实践》，[英]毛文波，王继林等，电子工业出版社，200411．《IPSec——新一代因特网安全标准》，[美]NaganandDoraswamy等著，京京工作室译，机械工业出版社出版，2000年计算机科学与技术学院参考资料12．《密码编码和密码分析——原理与方法》[德]F.L.Bauer著，吴世忠等译，机械工业出版社出版，2001年13．《密码学与计算机网络安全》，卿斯汉著，清华大学出版社、广西科学技术出版社出版，2001年14．《公钥基础设施PKI与认证机构CA》，关振胜编著，电子工业出版社出版，2002年15.《密码编码学：加密方法的C与C++实现》，[德]威尔森巴赫（Welschenbach,M.）著赵振江等译，2003计算机科学与技术学院《应用密码学--协议、算法与C源程序》本书真实系统地介绍了密码学及该领域全面的参考文献。全书共分四个部分，首先定义了密码学的多个术语，介绍了密码学的发展及背景，描述了密码学从简单到复杂的各种协议，详细讨论了密码技术，并在此基础上列举了如DES、IDEA、RSA、DSA等10多个算法以及多个应用实例，并提供了算法的源代码清单。全书内容广博权威，具有极大的实用价值。自出版以来，得到业内专家的高度赞誉，是致力于密码学研究的专业及非专业人员一本难得的好书。[美]BruceSchneier著，吴世雄等译，机械工业出版社出版，2000年计算机科学与技术学院《应用密码学手册》本书是目前最优秀的密码学书籍之一。全书包含15章，内容覆盖了近20年来密码学发展的所有主要成就。除了通常密码学书籍都会讲到的对称密码、杂凑涵数、公钥密码和签名、身份识别和密钥建立协议等内容外，本书首先提供了密码学的概貌，中间有三章专门讲述了公钥密码学的数学基础，最后两章给出了密码实现技巧和专利、标准等细节。这些内容对研究者和工程师们都是十分有用的。全书提供了丰富的密码学技术细节，包括200多个算法和协议、200多幅图表、1000多个定义、事实、实例、注释和评论。书末列举了1200多篇关于密码学的主要文献，并在各章中对其做了简要评述。（加）AlfredMenezes著胡磊，王鹏等译.电子工业出版社，2005;《HandbookofAppliedCryptography》,[美]A.Menezes等著，CRC出版，1996年计算机科学与技术学院《密码学导引》本书着重介绍现代密码学的加密思想及其实现方法，内容涉及数论、概率论、抽象代数、加密算法的思想及复杂度理论。本书介绍了密码学的历史沿革，剖析了古典的加密算法为何会被现代的加密算法所取代，展望了密码编码领域的发展，为古典和现代密码体系提供了数学理论基础，还给出了一些针对各种加密算法的密码分析方法。[美]加内特，吴世忠等译，机械工业出版社，2003。计算机科学与技术学院密码编码学—加密方法的C与C++实现本书分分三个部分。第一部分描述密码学中的常用算法和数论算法，以及这些算法的C和C++程序实；第二部分描述密码算法的C和C++实现，主要包括RSA系统和替代DES的Rijindael算法。第三部分给出了书中C函数和C++函数的一览表及一些有用的网址。本书注重算法的实现以及密码算法与C和C++程序的结合，这也是本书的主要特色之一。从实用的角度来看，本书提供了一个可用于现代密码的完整软件包。书中除重点介绍了两种重要的密码算法之外，还涉及程序的检查及错误处理、密码策略及密码的前景等。[德]威尔森巴赫著赵振江等译2003年计算机科学与技术学院《密码工程实践指南》本书主要包括以下内容：区别不同类型的对称密钥加密算法并了解它们各自的最佳应用场合探索基于口令字的加密技术的工作原使用公钥技术在不安全的信道上进行安全的通信使用公钥技术实现认证何非否认通过实际的案例研究认识企业如何通过使用加密技术提高安全性获取当前的PKI标准何技术的详细信息——包括厂商信息理解X.509证书何目录结构获得目前广泛使用的多种协议——包括IPSec、SSL和SET——的实用知从企业、开发人员和用户等不同角度审视加密技术有效使用数字签名和硬件解决方案——智能卡、令牌、密钥存储设备等

SteveBurnett冯登国译清华大学出版社2001计算机科学与技术学院密码学标准-PKCS系列ThePublic-KeyCryptographyStandards(PKCS)是由美国RSA数据安全公