[网络协议]信安 — 密码学

?密码学是主要有密码编码（密码编码学研究信息的变换处理以实现信息的安全保护）和密码分析（密码分析学研究通过密文获取对应明文信息）两部分组成。

????? 密码分析攻击类型分为五种：

唯密文攻击：密码分析者只拥有一个或多个用同一秘钥加密的密文，没有其他可利用信息；

已知明文攻击：密码分析者紧知道当前密钥下的一些明文及对应的密文；

选择明文攻击；密码分析者能够得到当前密钥下自己选定的明文所对应的密文；

选择密文攻击：处理挑战密文外，密码分析者能够得到任何选定的密文所对应的明文；

验证密文攻击：密码分析者对于任何选定的密文，能得到该密文是否“合法”的判断。

1. 私钥密码体制：加密解密使用相同的密钥，又称对称密码体制，典型私钥算法有：DES、IDEA、AES
   1. 缺点：密钥分配问题、密钥管理问题及无法认证来源；
   2. 优点；算法处理速度快，常用于数据加密。
2. 公钥密码体制：加密和解密使用不同的密钥，又称非对称密码体制，被证明安全有效的有：RSA体制、ELGamal体制以及椭圆曲线密码体制
   1. 优点：密钥分发方便
   2. 密钥保管量少
   3. 支持数字签名
3. 混合密码体制：利用公钥密码体制分配私钥密码体制的密钥，消息的收发双方共用这个密钥，然后按照私钥密码体制的方式，进行加密解密的运算。
   1. 第一步，消息发送者A用对称密钥对要发送的信息加密；
   2. 第二部，A使用B的公开密钥将对称密钥加密，形成数字信封；然后把加密信息和数字信封一起发给B；
   3. B使用自己的私钥对数字信封解密得到对称密钥，
   4. 再使用对称密钥将加密信息解密。
4. DES：是一个分组加密算法，能支持64比特的明文块加密，其密钥长度唯56比特。TDEA算法的工作机制是使用DES对明文进行“加密 —>解密—>加密”操作。
5. IEDA：分组加密算法，其明文密文分组都是64比特，密钥长度128比特，同一算法可用于加密又可用于解密。
6. AES
7. RSA：非对称算法，公钥私钥都可以用来加密信息，用于加密信息的密钥和解密信息的密钥相反，RSA算法提供了一种保护网络通信和数据存储的机密性、完整性、真实性和不可否认性的方法，目前SSH、OpenPGP、S/MIME和SSL/TLS都依赖于RSA进行加密和数字签名功能。
   1. 第一步生成两个大素数p、q。
   2. 计算乘积n=p*q
   3. 计算?(n)=(p-1)(q-1)
   4. 取一个随机数e满足1<n< ?(n)，且e与?(n)互素
   5. 计算d= e^{-1}? mod?(n)，即：de mod?(n)=1

明文M、密文C，则：M=C^{-d} mod n、C=M^{-1}? mod n

1. 国产密码算法

1. ?Hash算法：杂凑函数简称Hash函数，常见的有MD5（以512位数据块为单位来处理，输出128位信息摘要）、SHA（SHA-1同样以512位数据块为单位，输出160位信息摘要，安全性比MD5高）和SM3（消息分组长度512比特，输出杂凑值长度256比特），能将任意长度的信息转换成固定长度的哈希值，h表示Hash函数，则
   1. h的输入可以是任意长度的信息或文件
   2. h的输出长度是固定的
   3. 给定h和M，计算h（M）是容易的
   4. 不同信息M1、M2，使得h(M1)=h(M2)是计算上不可行的

1. 数字签名：是指签名者使用私钥对待签名数据的杂凑值做密码运算得到的结果，用于确认待签名数据的完整性、签名者身份的真实性和签名行为的抗抵赖性。典型的数字签名方案有RSA 签名体制、Rabin签名体制、ElGamal 签名体制和DSS (Data Signature Standard) 标准。
   1. 特点：是可信的、不可伪造的、不可重用的、不可抵赖的以及不可修改的。
   2. 数字签名的三个条件：非否认、真实性、可鉴别性
   3. 签名步骤：

第一步，Alice 使用 Hash 函数将电子合同文件生成一个个消息摘要；

第二步，Alice 使用自己的私钥，把消息摘要加密处理，形成一个数字签名；

第三步，Alice 把电子合同文件和数字签名一同发送给 Bob。

1. 验证步骤：

第一步，Bob 使用与 Alice 相同的Hash 算法，计算所收到的电子合同文件的消息摘要；

第二步，Bob 使用 Alice 的公钥，解密来自 Alice 的加密消息摘要，恢复 Alice 原来的消息摘要;

第三步，Bob 比较自己产生的消息摘要和恢复出来的消息摘要之间的异同。若两个消息摘要相同，则表明电子合同文件来自 Alice。 如果两个消息摘要的比较结果不一致，则表明电子合同文件已被篡改。

1. 密码管理：分为三个方面的内容：密钥管理、密码管理政策、密码测评
2. 密钥管理：密钥生成、存储、分发、使用、更新、撤销、备份、恢复、销毁、审计
3. 数字证书：也称公钥证书，由证书认证机构CA签名的包含公开密钥拥有者信息、公开密钥、签发者信息、有效期以及一些扩展信息的一种数据结构，CA提供数字证书的申请、签发、查询、发布以及证书吊销等全生命周期的管理服务。
   1. 签名证书：用于证明签名公钥的数字证书；、
   2. 加密证书：用于证明加密公钥的数字证书
4. SSH：基于公钥的安全应用协议，由SSH 传输层协议、SSH 用户认证协议和SSH 连接协议三个子协议组成。
   1. SSH 传输层协议提供算法协商和密钥交换，并实现服务器的认证，最终形成一个加密的安全连接，该安全连接提供完整性、保密性和压缩选项服务。
   2. SSH 用户认证协议则利用传输层的服务来建立连接，使用传统的口令认证、公钥认证、主机认证等多种机制认证用户。
   3. SSH 连接协议在前面两个协议的基础上，利用已建立的认证连接，并将其分解为多种不同的并发逻辑通道，支持注册会话隧道和TCP 转发(TCP-forwarding) ，而且能为这些通道提供流控服务以及通道参数协商机制。
5. ?密码技术常见应用场景类型
   1. 网络用户安全
   2. 物理和环境安全
   3. 网络和通信安全
   4. 设备和计算安全
   5. 应用和数据安全
   6. 业务应用创新