网络安全
什么是安全通信 #
假定 Alice, Bob 为两个通讯实体，Trudy 为中间攻击人，如何保证 Alice 和 Bob 能进行安全通信 ？
Confidentiality #
数据的机密性，即只有通信双方可以知道通信内容
Integrity #
消息完整性
Data Integrity #
Alice 发的消息没有被篡改
Originality #
Bob 收到的消息确实是 Alice 发的
Timeliness #
Authentication #
通信侧的身份认证
网络中一个实体向另一个实体证明他的身份，服务端的身份认证，客户端的身份认证，Alice 证明她就是 Alice
Thread Model #
攻击者如何破坏通信安全
窃听 #
- 嗅探，记录信道通信报文
- 篡改，插入，删除通信报文
Playback Attack #
攻击者把以前发过的消息又发了一遍
Suppress-replay Attack #
抑制-重放攻击
Cryptography #
cryptography，密码学，网络安全的基石
加密算法是已知的，公开的，秘钥是私密的
Caesar Cipher #
凯撒加密法
enc: \(f(p) = (p + k) \mod 26\)
dec: \(f(p) = (p - k) \mod 26\)
破解： 概率学分析
Symmetric-Key Cipher #
对称秘钥加密（一个秘钥），比非对称秘钥更快
难点：如何安全的交换和保存秘钥
Stream Cipher #
流加密
Block Cipher #
块加密
- DES: Data Encryption Standard
- AES: Advanced Encryption Standard
- CBC: Cipher Block Chaining
破解 #
需要知道秘钥和加密方法
Public Key Cipher #
非对称秘钥加密，公钥加密
特点：
- 两个秘钥
- 公钥加密，私钥解密
- 私钥
私有，公钥公开 - 速度较慢
RSA #
破解 #
需要知道私钥和加密算法
秘钥分发 #
Session Key #
symmetric key， 只有通讯双方知道的单一 key，必须保持私密
仅在单次会话期有效
longerlived Predistributed Keys. #
长生命周期的预分配秘钥
公钥分发，校验 #
如何确认公钥属于 Alice ?
Diffie-Hellman Key Agreement #
DH 秘钥协商
Key Distribution Center #
秘钥分发中心
Public Key Infrastructure #
公钥体系，维护公钥和实体的关系；
PKI 体系运作的前提为 CA 机构可信
信任链
原理：
- 基于信任的传递
- 浏览器预装了 CA 机构的证书
Public Key Certificate #
公钥证书，简称证书，其中一个主要的证书标准为 X.509
证书内容：
- 待认证的实体的身份（email 或 域名）
- 待认证的实体的公钥
- 签名者的身份
- 数字签名
- 数字签名算法的标识
- 证书过期时间（可选）
Certificate Authority #
证书颁发机构，简称 CA
信任模型 #
基于 CA #
绝对可信或绝对不可信，依赖第三方
基于 web of trust (信任网)，例如 PGP #
在这个模型里，信任是一定程度的信任，让用户自己去决定信任与否
证书撤销 #
当私钥泄露时，证书应该被撤销
ca 机构维护 certificate revocation list
MAC #
message authentication code，消息校验码
m: 消息，s: 共享秘钥，Mac: MAC 算法
MAC = Mac(m + s)，固定长度的认证标签，与输入的长度无关
只有知道 key 的通信双方才能计算出一致的 MAC，避免消息被篡改
MAC 的属性 #
- 使用对称性秘钥
- 可对计算任意长度的消息进行计算
- 固定长度的输出值，与输入的长度无关
- 可证明消息的完整性
- 可证明消息的可靠性
- 无法证明消息的不可否认性（Alice 和 Bob 都能计算出一致的 MAC 值）
HMAC #
hash-based message authentication code
MAC 的一种实现方式，基于 Hash 算法
Digital Signature #
私钥签名，公钥验签
SSL/TLS #
SSL #
Secure Sockets Layer，安全套接字层，最早是 Netscape 研发
TLS #
Transport Layer Security，传输层安全
SSL 3 的微小修订版，被 IETF 标准化
HTTPS #
HTTP + SSL/TLS
握手协议 #
握手阶段，协商以下三个部分：
- 数据完整性 Hash 算法（MD5，SHA-1，etc.），用于 HMAC
- 对称秘钥算法（DES, AES）
- session key 交换方法
Master Secret #
主密钥，用于生成以下四个秘钥
- Eb：session 加密秘钥，用于加密从 Bob 发给 Alice 的消息
- Mb：session MAC 秘钥，校验 Bob 发给 Alice 的消息的完整性
- Ea：与上反之
- Ma：与上反之