计网学习笔记十九.网络安全基本原理
目录
网络安全基本概念
拟人场景: Alice、Bob、Trudy
网络安全威胁
攻击者行为
攻击的一些方式和对策
映射
分组嗅探
IP欺骗
DOS拒绝服务
密码学基础
密码学(cryptography)术语
对称密钥加密
公开密钥加密
激活成功教程加密方法
传统加密方法
替代密码
换位(transpositions)密码
现代加密技术
流密码
分组密码
数据加密标准: DES
高级加密标准AES
公钥密码学、RSA加密
RSA的实际应用
身份认证(Authentication)
协议ap1.0
协议ap2.0
协议ap3.0
协议ap3.1
ap4.0
ap5.0
报文完整性
密码散列函数
散列函数算法
报文摘要(Message digests)
报文认证(验证报文的是否被篡改)
报文认证码MAC
数字签名
这一章节，讲攻击方式、加密方式、报文摘要可以学习，往后的数字签名就不用看了，越看越乱，看极客时间的https章节更清晰。
网络安全基本概念
拟人场景: Alice、Bob、Trudy
网络安全威胁
攻击者行为
拒绝服务，让服务器没有足够的cpu或者带宽去工作
攻击的一些方式和对策
映射
分组嗅探
嗅探（Sniffers）一般是指使用嗅探器对数据流的数据截获与分组分析。嗅探（Sniffers）安装了嗅探器的计算机能够接收局域网中计算机发出的数据包，并对这些数据进行分析。以太网中是基于广播方式传送数据的，所有的物理信号都要经过主机节点。TCP/IP 协议栈中的应用协议大多数明文在网络上传输，明文数据可能会包含一些敏感信息(如账号、密码、银行卡号等）。使用嗅探工具后，计算机则能接收所有流经本地计算机的数据包，从而实现盗取敏感信息。由于嗅探器的隐蔽性好，只是被动接收数据，而不向外发送数据，所以在传输数据的过程中，难以觉察到有人监听。
以太网中是基于广播方式传送数据的，所有的物理信号都要经过主机节点。以太网交换机有自学习的过程，自学习中会泛洪，导致主机收到不属于自己的帧，所以嗅探有可能拿到其他主机的包
IP欺骗
DOS拒绝服务
之前学过tcp三次握手，第一次握手服务端会分配资源，大量向服务器发送第一次握手让服务器耗尽资源，就是SYB攻击
构建僵尸网络控制一些主机，然后控制僵尸主机向目标主机攻击
有一种对策是SYN cookie，服务器在第一次握手不会建立资源，但返回的报文序号是 hash (源IP地址，目的IP地址， 源端口号，目的端口号，R）R是服务器端产生的数，如果第三次握手的序号正确、和之前给的报文序号一致才会分配资源。
密码学基础
密码学的最基本内容
密码学(cryptography)术语
很多加密算法是公共的，谁都知道，光靠算不不够，需要利用参数或规则加密
对称密钥加密
公开密钥加密
公钥是公开的，谁都可以知道，私钥是私密的，公钥加密、私钥解密。
激活成功教程加密方法
统计分析：如一些字母组合是有出现概率的，通过概率去分析。
字母替代加密：知道字母的互相替代关系，就相当于激活成功教程了
传统加密方法
替代密码
凯撒密码：固定用该字母后面的第k个字母替代，替代关系是固定的，安全性很低。
单码替代：固定两个字母间的替代关系，a用m替代
多玛替代：两个a可能会被不同的字母替代。下面例子，第一个a用f替代，第二个a用t替代
换位(transpositions)密码
先分成几组，每组有个置换规则，把iloveyou 分成两组，分别按照规则f置换
列置换：4列矩阵，规则(2,3,1,4)先输出2列、再3列..
解密，字符串长度除以4=3，新矩阵：3列，按照规则，把密文的第一串 3个字母ooo当做矩阵的第2行，第二串bvu当做矩阵的第三行...
用单次来代替秘钥，算法不变
现代加密技术
流密码
z0z1z2可以是字节、或bit。用z对数据加密，加密方式是异或运算
分组密码
分组秘钥加密的方式可能是前面的换位等等。
feistel加密很多轮
数据加密标准: DES
des加密的历史
把明文分组后，按置换表组合，比如第58组放到第一组
一轮DES加密过程：然后分成左右两部分，右边R作为下一轮的L，左边L经过函数f计算得到下一轮的R。继续循环。函数f会用到子秘钥，秘钥由最初的秘钥压缩变换而来，下一轮的秘钥跟本轮秘钥有关
des的安全隐患
高级加密标准AES
公钥密码学、RSA加密
对称密钥加密：
- 需要发送方与接收方知 道共享的秘密密钥
- Q: 最初如何商定密钥（ 尤其“素未谋面”）?
公开密钥加密：
- 发送方与接收方无需共 享秘密密钥
- 公开密钥（公钥）完全 公开
- 私有密钥（私钥）只有 接收方知道
不能根据公钥计算出私钥！
重要性质
rsa安全性
RSA的实际应用
因为RSA计算量过大，实际应用中RSA和对称秘钥结合使用。在建立连接时，用RSA公钥加密，把对称秘钥传送给对方，下次发送数据时，双方使用对称秘钥进行加密解密，RSA只是为了传输对称秘钥。https就是这样
身份认证(Authentication)
在网络中如何认证身份。
目标: Bob希望Alice“证明”她的身份
协议ap1.0
协议ap2.0
声明身份时，传递源IP地址，但有可能出现IP欺骗
协议ap3.0
声明时要求发送口令，即密码。
但有可能被嗅探破坏，Trudy 嗅探Alice 的分组(嗅探是Trudy拿到了Alice的分组，从中取出口令)，，Trudy再根据口令和bob通信
协议ap3.1
为了防止嗅探，Alice把口令加密后再传输
但还有可能被 回放攻击。 回访就是Trudy记录了Alice分组，用这个分组发送给BOB，骗bob发送数据给Trudy
ap4.0
一次性随机数。假设双方有了共享秘钥，在收到口令后，Bob给Alice发个随机数R，Alice加密后发给Bob，但共享秘钥从哪来？说白了就是二次认证。
如果Alice发送了分组 提供了口令，trudy回放攻击记录了分组，但trudy不知道秘钥，所以无法加密。
ap5.0
Bob跟Alice索取公钥，然后互相发送数据。
越讲越糊涂，之前已经发送了一次口令，现在又要用秘钥证实对方身份。
这讲的有问题，首先公钥发送有可能被截取，其次Truedy完全可以把自己的公钥给Bob，反正trudy之前回放攻击了 口令分组。直接用https不就完了么，去ca认证证书就完了。
报文完整性
报文完整性不光是有没有被篡改，还包括身份认证、预防伪造、抵赖
密码散列函数
以下是百度百科：
密码散列函数（Cryptographic hash function），又译为加密散列函数，是散列函数的一种。它被认为是一种单向函数，也就是说极其难以由散列函数输出的结果，回推输入的数据是什么。这样的单向函数被称为“现代密码学的驮马”。这种散列函数的输入数据，通常被称为消息（message），而它的输出结果，经常被称为消息摘要（message digest）或摘要（digest）。在信息安全中，有许多重要的应用，都使用了密码散列函数来实现，例如数字签名，消息认证码
java Object hashCode就是散列函数，散列值不同，原始值一定不同；散列值相同，原始值不一定相同
以下是课程：两个说法矛盾了，百科上散列值有可能相同，课程上说函数不允许散列值相同
散列函数算法
报文摘要(Message digests)
用散列函数，这里就认为散列值不会相同
报文认证(验证报文的是否被篡改)
- 发送方将报文用散列函数生成摘要，加上原始报文组成扩展报文
- 接收方从扩展报文中分离出摘要和报文
- 接收方对报文也进行散列函数计算，将自己计算的散列值和发送方的摘要对比，如果相同就认为没有被篡改
- 至于报文完整性提到的发送者、时间等等需要借助身份认证等其他手段验证
报文认证码MAC（）
摘要保证防篡改，再加验证发送者身份。
把秘钥也用散列计算。前提是依赖于，双方已经共享了秘钥。
缺陷有可能出现伪造，伪造就是接受者不承认或者造假，看下一节
数字签名（解决报文完整性剩余的问题）
篡改可以用摘要搞定。
剩下的否认、伪造、冒充都是身份认证问题。
签名过程：
- bob对报文散列，用bob私钥对摘要加密构成签名
- Alice收到报文和签名，对签名用bob共用解密，拿到摘要
- 对报文用相同散列函数计算，如果结果和解密签名得到的摘要相同，证实报文为bob所发
- 因为是拿着bob的公钥解密，其他人的公钥解不开
后面的内容还有CA，证书等。
从身份认证这块，看极客时间的更好，这里讲的太浅太乱。
