第十一章? 信息安全技術
11.1? 信息安全關鍵技術
11.1.1? 加密和解密
有意的計算機犯罪 和 無意的數據破壞
被動攻擊：非法地從傳輸信道上截取信息，或從存儲載體上 偷竊、復制 信息。
主動攻擊：對傳輸或存儲的數據進行 惡意的刪除、篡改 等。
密碼技術是防止數據攻擊的一種有效而經濟的方法。
信源、信宿、明文、密文。
傳輸消息的通道稱為信道，參數 稱為 密鑰，解密算法是加密算法的逆運算。
加密密鑰與解密密鑰相同，或者可以簡單相互推導 的密碼體質 稱為 對稱密碼體質。
不能（在有效時間內）相互推導的，稱為 非對稱密碼體質。
1、對稱密鑰密碼體質及典型算法
對稱算法（Symmetric Algorithm），有時又稱為 傳統密碼算法，也稱 單密鑰算法。
安全通信之前，商定一個密鑰，安全性依賴于密鑰，密鑰的保密性對通信至關重要。
優點：算法實現的 效率高、速度快。
缺點：密鑰的管理過于復雜。
1. DES 算法簡介
DES（Data Encryption Standard，數據加密標準）是IBM公司研制，美國國家標準局 1977年公布，作為 非機要部門 使用的數據加密標準。
DES 是一個分組加密算法，以64位為分組對數據加密。密鑰長度56位（因為每個第8位都用作奇偶校驗）。
2. IDEA 算法簡介
國際數據加密算法（International Data Encryption Algorithm，IDEA）前身是 推薦加密標準（Proposed Encryption Standard，PES）。
分組長度 64b，密鑰長度128b。
運算非常簡單，只是 異或，速度極快，窮舉破解不現實。
2、不對稱密碼加密算法
不對稱密碼體制又稱 雙密鑰和公鑰密碼體質，1976年 由 Diffie 和 Hellman 提出的。
私鑰 秘密保存。
不需要事先通過安全秘密管道交換密鑰。
RSA 的安全性依賴于大素數分解。公鑰和私鑰 都是兩個大素數（大于100個十進制 位）的函數。
據猜測，從一個 密鑰和密文 中，推斷出明文的難度 等同于 分解兩個大素數的 積。
具體操作時 考慮到 安全性 和 M信息量 較大等因素，一般是 先做 HASH 運算。
速度慢一直是 RSA 的缺陷，因此一般來說，RSA只用于少量數據加密。
11.1.2? 散列函數與數字簽名
1、MD5 散列算法
散列函數是一種公開的數學函數。散列函數運算的輸入信息叫做 報文，運算后所得的結果叫做 散列碼 或 消息摘要。
特點：
1. 給定 M，要找到另一消息 M，使 H（M）= H（M'）很難。
2. 散列函數都是 單向的，反推 M 很難。
3. 對于任何一個報文，無法預知它的散列碼。
4. 散列碼具有固定的長度，不管原始報文長度如何。
常見的散列函數有：MD5、SHA、HMAC 等。
MD5（Message Digest 5）已成為國際標準，產生128位（16字節）長度的散列值（或稱 消息摘要）。
通過以下4個步驟：
1. 附加填充位，填充后數據長度 MOD 512 后 余 448。如果數據長度正好 MOD 512 余 448，增加 512 個填充位，填充個數也就是1~512。
填充位第一個為 1，其余全部是 0。
2.? 補足長度。
3.? 初始化 MD緩存器。
4個32位寄存器，A、B、C、D，初始化為：
A: 01 23 45 67
B: 89 AB CD EF
C: FE DC BA 98
D: 76 54 32 10
4.? 處理數據段。
2、數字簽名與數字水印
1.? 數字簽名可以解決 否認、偽造、篡改、冒充 等問題。
凡是需要對用戶身份進行判斷的情況 都可以使用數字簽名。
三個過程：系統的初始化過程、簽名產生過程、簽名驗證過程。
簽名者必須注意保護好私有密鑰，因為它是公開密鑰體系安全的重要基礎。
如果密鑰丟失，應該立即報告鑒定中心取消認證，鑒定中心必須能夠迅速確定用戶的身份及其密鑰的關系。
RSA、ElGamal、Fiat-Shamir、美國的數字簽名標準/算法（DSS/DSA）、橢圓曲線 等多種。
2.? 數字水印（Digital Watermarking）是實現版權保護的有效辦法，也是信息隱藏技術研究領域的重要分支。
通過在原始數據中嵌入秘密信息——水印（Watermark）來證實該數據段所有權。
水印可以是一段 文字、標識、序列號 等，通常是不可見或不可察的，與原始數據緊密結合并隱藏其中。
數字水印技術必須具有較強的 魯棒性、安全性、透明性。
數字水印主要應用領域：
版權保護，作品被盜版或出現版權糾紛時，所有者即可 從盜版作品或水印版作品中 獲取水印信號作為依據。
加指紋，將不同用戶端 ID 或 序列號 作為不同的水印（指紋）嵌入作品的合法備份中，一旦發現未授權的備份，就可以 確定它的來源。
標題與注釋。
篡改提示，可將原始圖像分成多個獨立塊，再將每個塊加入不同的水印，來確定作品的完整性，這類水印必須是脆弱的，并且檢測水印信號時，不需要原始數據。
使用控制，防復制。
空域算法、變換域算法、壓縮域算法、NEC算法、生理模型算法 等。
11.1.3? 密鑰分配中心與公鑰基礎設施
現代密碼系統中，算法本身的保密已經不重要了，只要密鑰能夠保密，即使加密算法公開，甚至加密設備丟失，也不會對加密系統的堅固性和正常使用產生多大影響。
如何高效地分配密鑰、安全地管理密鑰 對保證數據安全來說 至關重要。
1、密鑰分配中心
密鑰自動分配 是 密鑰分配中心（Key Distribution Center，KDC）技術。
2、數字證書和公開密鑰基礎設施
數字證書的內容一般包括：唯一標識證書所有者的名稱、唯一標識證書簽發者的名稱、證書所有者的公開密鑰、證書簽發者的數字簽名、證書的有效期、證書的序列號 等。
PKI（Public Key Infrastructure，公鑰基礎設施）的結構模型有三類實體：管理實體、端實體、證書庫。
管理實體是PKI的核心，是服務的提供者，端實體是PKI的用戶。
CA 和 RA 是兩種管理實體，CA 能夠 發布和撤銷 證書，維護證書的生命周期。RA負責處理用戶請求。
證書庫的存取對象為證書和CRL，其完整性由數字簽名來保證，因此不需要額外的安全機制。
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