网络空间安全导论期末复习资料

第一讲 概述

信息安全 需保证 信息 的 保密 性 、 完整性 、 真实(认证)性 、 不可否认性 和所寄生信息系统的安全性。

网络安全 是指网络系统的硬件、系统软件及其应用中的 数据 受到保护，不因 偶然 的或者 恶意 的原因而遭受到 泄露 、 破坏 、 更改 、 假冒 、 抵赖 等，系统连续可靠正常地运行，网络服

务不中断。

网络空间安全 涉及到在网络空间中的电子设备、运行系统、运行数据、系统应用中存在的 安全问题 ，分别对应这个四个层面： 设备 、 系统 、 数据 、 应用 。

网络空间安全的主要原因

Ø 网络空间的 漏洞 或 缺陷 ；( 客观 ， 本质 )

Ø 恶意攻击 ，譬如经济利益、政治影响等等；( 有意 ， 目的 )

Ø 人为错误 ，譬如使用不当， 安全意识 差等；( 无意 ， 主观 )

Ø 自然灾害 、 意外事故 等，譬如地震、水灾、火灾等。( 客观，突发 )

网络空间安全的面临主要威胁

窃取 、 篡改 、 假冒 、 抵赖 、 破坏 、 中止服务 、 非授权访问 、 重放 、 流量分析 、 恐吓

网络空间安全的主要目标： 实现信息的 机密性 、 完整性 、 认证性 、 不可否认性 、 可用性 、 可控性、可追踪性 。

通信安全主要是 指信息的 保密性 ，侧重于保证信息在从一地传送到另一地时的安全性。这个阶段对安全理论和技术的研究也仅限于 密码学 ，当时信息安全发展的主要动力是人类的战争，这段时期非常漫长， 计算机 出现之前都属于这个时期。

计算机安全在密码学方面，主要体现 数据加密标准 的颁布和 公钥

密码体制 的出现。

信息保障的模型 中， 除了要进行信息 安全保护 ，还应该重视提高安全预警能力、 系统的 入侵检测 能力，系统的事件 反应能力 和系统遭到入侵 引起破坏的 快速恢复 能力。

• 密码基础 及对称密码

密码 学 是 研究信息系统安全 保密 和 认证 的一门科学。

一个 密码系统(体制) 是由 明文 、 密文 、 加密算法 和 解密算法 、 密钥 五部分组成的

对称密码体制 ： 加密密钥和解密密钥 相同 ，或者虽然不相同，但由其中一个可以 很容易 地推出另一个。从 密钥使用方式 上分为 分组密码 和 序列密码 。

Ø 非对称密码体制 ： 加密密钥和解密密钥不相同，并且从一个 很难 推出另一个 ，又称 公钥密码体制 。公钥密码体制用一个密钥进行 加密 ( 验证 ) ，而用另一个进行 解密( 签名 )。

密码学发展大致分为三个阶段： 古典密码时期 、 近代密码时期 、 现代密码时期

古典密码时期 ： 密码体制 ： 纸、笔或者简单器械实现的 置换 及 代换 。

近代密码时期 ： 密码体制 ： 手工或电动机械实现 复杂 的 代换 及 置换 。

Enigma的简评

Ø 键盘 ：

操作方便，易掌握，速度快。

Ø 接线板 ：

对密钥数量贡献最大(100391791500=

C26 12

11975*3)，但是

单表代换

。（以取6对连线为例）

Ø 扰频器 ：

可扩展，

多表代换

，以三个转轮为例，共有

26x26x26(

17576

)中组合。

Ø 反射器 ：

它的静态性并没增加密码表的数量，但解密非常简便，即

可做加密机也可做解密机

。

密钥总数目 ：

17576(263 )*

6

*100391791500≈10

**

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分组密码 也称 块密码 ，它是将明文消息经编码表示后的二进制序列

划分成若干 固定长度 (譬如m) 的组(或块) p=(p0 , p1 ,…, pm-1)，各组分别在密钥k=(k0 ,k1 ,…,kt-1)的控制下转换成长度为n的密文分组c=(c0 ,c1 ,…,cn-1)。其本质是一个从明文空间（m长的比特串的集合）P到密文空间(n长的比特串的集合)C的 一一映射 。

设计思想 ： 扩散 混乱

所谓扩散，是指 要将算法设计成明文每一比特的变化尽

可能多地影响到输出密文序列的变化，以便隐蔽明文的统计

特性。形象地称为雪崩效应。

所谓混乱，指在加解密变换过程中明文、密钥以及密文之 间的关系尽可能地复杂化，以防密码破译者采用解析法( 即通过建立并求解一些方程 )进行破译攻击。

DES 主要要求：安全性、经济、高效、

易实现、 算法公开 、使用范围广等

DES密钥长度按现在计算能力不能抵御 穷举 攻击

AES轮函数加密流程 ： 字节代 换 、 行位移 、 列混淆 、 轮密钥加

序列密码属于 对称密码体制 ，又称为 流密码。

序列密码应 特点： 加解密运算只是简单的模二加(异或)运算； 密码安全强度主要依赖 密钥序列的安全性 ； 加解密没有分组限制，可随时加解密。

对称密码的优点 (与公钥密码体制相比) ： 对称密码算法运算速度快 ； 密钥相对 比较短 ； 没有数据扩展；

对称密码的不足 (与公钥密码体制相比) ： 密钥分发难以实现 ； 需秘密保存的密钥量大，难以维护； 难以实现数字签名和认证的功能。

• 公钥密码的简介

单项函数 ： 正向计算容易，逆向计 算难，譬如 模指数运算 。

RSA公钥密码的简评 ： 第一个 实用 的公开密钥算法。 目前 使用最多 的一种公钥密码算法。 RSA的理论基础是数论的 欧拉定理 。 RSA的安全性依赖于 大数的素因子分解 的困难性。 密码分析者既不能证明也不能否定RSA的安全性。 既能用于 加密 也能用于 数字签名 。 目前密钥长度 1024位

公钥存在的安全问题 ： 中间人攻击

公钥密码的优点(与 对称密码 相比) ： 密钥分发简单； 需秘密保存的密钥量少； 可以实现数字签名和认证的功能。

公钥密码的不足(与 对称密码 相比) ： 公钥密码算法比对称密码算法慢 ； 密钥位数相对 比较长 ； 有数据扩展。

第四讲 哈希函数及其应用

Hash函数 也称 散列函数 、 杂凑函数 等，是一种 单向密码体制 ，即它是一个从明文到“密文”的 不可逆映射 ，即只有“加密” 过程，不存在“解密” 过程。同时，Hash函数可以将“任意”长度的消息输入经过变换以后得到 固定长度 的数据输出。

哈希算法的性质(安全性)

抗弱碰撞性： 对于给定的消息M1，要发现另一个消息M2，满足H(M1 )＝H(M2 )在计算上是不可行的。

抗强碰撞性 ：找任意一对不同的消息M1，M2 ，使H(M1 )＝H(M2 )在计算上是不可行的。

雪崩效应： 当输入消息有一点变化时，输出的哈希值有很大变化

MD5算法输出哈希值长度是

128

位，主要用于确保信息完整性，是计算机广泛使用的哈希算法之一，

目前是不安全的

。

在一个开放通信网络的环境中，通常关注传输的消息是 否被 篡改 以及消息的 发布者 是谁，需要提供用来验证消息完整性和消息来源的一种机制或服务— 消息认证 。

这种服务的 主要功能包括：

确保收到的消息确实和发送的一样 ； 确保消息的来源真实性；

在当今数字化的信息世界里，数字化文档的 完整性 、 认证性 和 不可否认性 是实现信息化的基本要求，也决定信息化的普及和

推广。

数字签名是 指附加在某一电子文档中的一组特定的 符号或代码 ，它是利用数学方法和密码算法对该电子文档进行 关键信息 提取并进行 加密 而形成的，用于 标识 签发者的身份以及签发者对电子文档的 认可 ，并能被接收者用来验证该电子文档在传输过程中是否被 篡改 或 伪造 或 抵赖 。

公钥密码有两个密钥，公钥和私钥是不同的，而且已知公

钥在计算上不能求出私钥，因此，公钥的

秘密性

不用确保 ，但其

真实性

、

完整性

都必须严格保护

。公钥密码体制的私钥的

秘密性

、

真实性

、

完整性

都必须保护

第五讲 计算机病毒、木马

恶意代码 是指在 未经授权 的情况下，在信息系统中安装、 执行 并达到不正当目的的 程序 。

计算机病毒其实是一种 程序 ，这种程序具有 再生能力 ，它会 自动 地通过修改其他程序并把本身嵌入其他程序或者将自身 复制 到其他存储介质中，从而“感染”其他程序，在满足一定 条件 时，该程序就 干扰 电脑正常工作，搞乱或破坏已有存储的信息，甚至引起整个电脑系统不能正常工作。

计算机病毒的主要特点 ： 可执行性 传染性 非授权性 寄生性

隐蔽性  衍生性  破坏性

木马不具有 自我复制性，而具有很强的

针对性