文章目录

• 计算机网络安全
• • 第一章 绪论
  • • 1.1 计算机网络概述
    • 1.2计算机网络安全分析
  • 第二章 密码学基础知识
  • • 2.1 密码学基本概念
    • 2.2 古典密码体制
    • • 代换密码
      • • 单表代换密码
        • 多表代换密码
      • 置换（换位）密码
    • 2.3 现代密码系统概述
    • • 对称密钥系统
      • • 1.序列密码(或流密码)
        • 2.分组密码
      • 公开密钥系统
      • • 1.安全性
        • 2.特点
    • 2.4 典型公开密钥
    • • 1.RSA公开密钥密码系统
      • 2.RSA密钥产生过程
      • 3.RSA加解密操作（见书P64）
      • 4.RSA安全性与不足
  • 第三章 认证与数字签名
  • • 3.1 散列（哈希）函数
    • 3.2 消息认证
    • • 1.报文源认证
      • 2.报文宿的认证
      • 3.报文内容认证
    • 3.3 数字签名
    • • 1.基本概念
      • 2.过程
      • 3. 加密解密（见书P93）
      • 4.总结
    • 3.4 身份认证
  • 第四章 PKI与数字证书
  • • 4.1 密钥管理
    • 4.2 数字证书
    • 4.3 PKI
    • • 1.PKI系统构成：
      • • **1）签证机构（CA）**
        • • **怎样解决不同CA之间的信任关系？**
        • 2）注册机构(RA)
        • 3）证书发布系统
        • 4）PKI策略
      • 2.证书签发和撤销流程
      • • • 1）证书签发
          • **2）证书撤销**
      • 3.证书透明性（CT）
  • 第五章 无线网络安全
  • • 5.1 无线局域网
    • • 1.概述
      • • （1）**前景知识**
        • （2）**有固定基站的无线局域网络组成部分：**
        • （3）STP连接AP连接过程
        • （4）带来的安全问题及解决措施
      • 2. WEP安全协议
    • 5.2 移动网络安全
  • 第六章 IP及路由安全
  • • • 6.1 IPv4协议及安全分析
      • 6.2 IPsec
      • • 6.2.1 IPsec安全策略
        • 6.2.2 IPsec运行模式
        • • 1.传输模式
          • 2.隧道模式
          • 3.传输模式和隧道模式比较
        • 6.2.3 AH协议
        • • 1.传输模式
          • 2.隧道模式
        • 6.2.4 ESP协议
        • • 1.传输模式
          • 2.隧道模式
        • 6.2.5 网络密钥交换（Cookie机制交换）
        • 6.3.6 IPsec的应用
        • • 1.VPN
      • 6.3 IPv6协议及安全分析
      • • 6.3.1 IPv6协议格式
        • 6.3.2 IPv6安全性分析
    • 6.4 路由安全
    • • 6.4.1 RIP协议及其安全分析
      • • • 1.**RIP**
          • 2.安全性分析
      • 6.4.2 OSPF协议及其安全分析
      • • 1.OSPF
        • 2.安全性分析
      • 6.4.3 BGP协议及其安全性分析
      • • 1.BGP
        • 2.安全分析
  • 第七章 传输层安全问题
  • • 7.1 传输层安全
    • • 7.1.1 端口和套接字
      • 7.1.2 UDP协议和TCP协议安全性
      • • **UDP**
        • TCP
    • 7.2 SSL
    • • 1.SSL体系结构
  • 第八章 DNS安全
  • • 8.1域名系统（Domain Name System，DNS）:
    • 8.2域名解析过程
    • • 补充：递归和迭代查询
    • 8.3 DNS面临的威胁
    • • 8.3.1 协议脆弱性
      • • 1 . 域名欺骗
        • 2. 网络通信攻击
        • 3.操作系统脆弱性
  • 第九章 Web应用安全
  • • 9.1 Web体系结构的脆弱性分析
    • • 1.Web客户端的脆弱性
      • 2. Web服务器的脆弱性
      • 3. Web应用程序的脆弱性
      • 4.HTTP协议的脆弱性
      • 5.Cookie的欺骗性
      • 6. 数据库的安全脆弱性
    • 9.2 SQL注入攻击及防范
    • 9.3 跨站脚本攻击
    • 9.4 Cookie欺骗
    • 9.5 CSRF攻击及防范
    • 9.6 Http消息头注入攻击及防范
    • 9.7 HTTPS
    • • 1. 基本原理
    • 9.8 Web应用防火墙
  • • 9.4 Cookie欺骗
    • 9.5 CSRF攻击及防范
    • 9.6 Http消息头注入攻击及防范
    • 9.7 HTTPS
    • • 1. 基本原理
    • 9.8 Web应用防火墙

计算机网络安全

第一章 绪论

1.1 计算机网络概述

传统电信网络和有线电视网络，计算机网络融合，即三网合一

计算机网络的定义：由通信信道连接的主机和网络设备的集合。

​ 计算机网络组成：由若干节点和连接这些节点的链路组成

英特网是全球最大的，最开放的互联网，它采用了TCP/IP协议作为通信的规则，前身是美国的ARPANET.

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准即称为网络协议。

​ 网络协议三要素：语法、语义、同步

对于非常复杂的计算机协议，通常采用分层结构。

在计算机网络中，将计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构。

著名的两个体系结构：OSI 和 TCP/IP

在体系结构的框架下，网络协议可定义为：为网络中互相通信的对等实体间进行数据交换而建立的规则、标准和约定；

实体：任何可以发送或接收信息的硬件和软件进程（就相当于一个特定的软件模块，位于不同子系统的同一层次内交互的实体，称为对等实体）

1.2计算机网络安全分析

因特网容易被攻击的特性：

1）分组交换

2）认证与可追踪行

3）尽力而为的服务策略

4）匿名与隐私

5）对全球网络基础实施的依赖

6）无尺度网络

7）互联网的级联特性

8）中间盒子

计算机网络安全：计算机网络中硬件资源和信息资源的安全性

网络是否安全主要通过安全属性来评估；

早期一种主流观点认为，安全属性主要包括：机密性（confidentiality or security）、完整性（Intergrity）、可用性（Availability），CIA；

1）机密性

2）完整性：

​ 系统完整性：系统不被非授权地使用

​ 数据完整性：信息保持完整、真是或未受损状态

3）可用性：资源只能由合法的当事人使用

4）不可否认性：通信过程中，对于自己所发送或者接受的消息不能否认

​ 不可否认性的保护措施：数字签名，可信第三方认证技术

5）可靠性：系统可以在一个相对长的时间内持续工作而不被中断

6）可信性：含义不同一（主流观点认为：可信性包含可靠性、可用性、安全性）

著名网络安全专家总结网络空间安全为：

在信息通信技术的**硬件、代码、数据、应用 ** 4个层面

围绕着信息的获取、传输、处理、利用 4个核心功能

确保网络空间的

机密性、可鉴别性(包括完整性、真实性、不可抵赖性)、可用性（可靠性、稳定性、可维护性、可生存性）、可控性 4个核心安全属性

网络攻击：

根据发起攻击的来源：外部攻击、内部攻击、行为滥用

从攻击对象和被攻击对象的影响：主动攻击、被动攻击

​ 主动攻击：伪装、重放、修改报文、拒绝服务

​ 被动攻击：监听传输的报文内容、通信流量分析

网络安全通信模型：

第二章 密码学基础知识

2.1 密码学基本概念

密码技术：密码技术通过对信息的变换或编码，将机密的敏感信息变换成攻击者难以读懂的乱码型信息。

**密码系统：**也称为密码体制，用数学符号描述为：S = {M, C, K, E, D}

​ M：明文空间，即需要隐藏的信息

​ C：密文空间，密文是被加密后的明文

​ K：密钥或密钥空间，密钥是指控制加密算法和解密算法得以实现的关键信息，可分为加密密钥和解密密钥，两者可相同也可不同；

​ 密码算法：明文和密文之间的变换法则，E是加密算法，D是解密算法。解密算法是加密算法的逆运算，且其对应关系是唯一的。

密码学组成：

​ 密码编码学：对信息进行编码实现信息隐藏的一门学科；

​ 密码分析学（俗称密码破译）：指的是分析人员在不知道解密细节的条件下对密文分析

密码系统的设计要求：

​ ①系统即使达不到理论上不可破译，也应该是实际上不可破译的(也就是说，从截获的密文或某些已知的明文和密文对，要决定密钥或任意明文在计算上是不可行的)；

​ ②加密算法和解密算法适用于所有密钥空间的元素；

​ ③系统便于实现和使用方便；

​ ④系统的保密性不依赖于对加密体制或算法的保密，而依赖于密钥的保密（著名的Kerckhoff原则，现代密码学的一个基本原则）。

密码系统的保护策略：基于算法保密的安全策略，基于密钥的保护的安全策略

2.2 古典密码体制

古典密码系统中广泛使用的两种运算：

代换密码

将明文中字母由另一个或另一组字母替换。

单表代换密码

​ 只使用一个密文字母表，并且用密文字母表中的一个字母来代换明文字母表中的一个字母。具有代表性的密码是凯撒密码（Julius Caesar）。

​ 例子：

​

​ 明文：ATTACK AT DAWN

​ 密文：XCCXQJ XC MXBF

根据密文字母表，一一映射为密文字母。

​ 凯撒密码：

原理：明文中的字母在密文中用该字母循环右移k 位后所对应的字母替换，其中 k 就是密钥。

例如，令 k = 3

明文：ATTACK AT DAWN

密文：DWWDFN DW GDZQ

多表代换密码

​ 一个字母可以使用不同字母代替，其优点是容易将字母的自然频度隐蔽或均匀化。

维吉尼亚密码：一种典型的多表代替密码

置换（换位）密码

将明文中的元素重新排列。

2.3 现代密码系统概述

根据密钥数量和工作原理，现代密钥系统可以划分为：对称密钥系统、公开密钥系统

对称密钥系统

特点：加密密钥和解密密钥一样，如凯撒密码、维吉尼亚密码

对明文信息加密主要采用2种方式：序列密码和分组密码：

1.序列密码(或流密码)

原理：

1）以明文的比特为加密单位，用某一个伪随机序列作为加密密钥，与明文进行异或运算，获得密文序列；

2）在接收端，用相同的随机序列与密文进行异或运算便可恢复明文序列。(异或运算：相同得0，相异得1)

序列密码算法的安全强度完全取决于伪随机序列的好坏

优点：

1）错误扩散小（一个码元出错不影响其它码元）；

2）速度快、实时性好；

3）安全程度高。

**缺点：**密钥需要同步

2.分组密码

原理：

1）在密钥的控制下一次变换一个明文分组；

2）将明文序列以固定长度进行分组，每一组明文用相同的密钥和加密函数进行运算。

最典型分组密码是DES数据加密标准，它是单钥密码体制的最成功的例子。

公开密钥系统

双钥密码体制（奠定了公钥密码系统的基础），每个用户都有一对密钥：

​ 1）一个是公钥（PK），可以像电话号码一样进行注册公布；另一个是私钥（SK），由用户自己秘密保存；

​ 2）两个密钥之间存在某种算法联系，但由一个密钥无法或很难推导出另一个密钥。

​ 又称为公钥密码体制或非对称密码体制。

1.安全性

整个系统的安全性在于：从对方的公钥PK和密文中要推出明文或私钥SK在计算上是不可行的。

2.特点

将加密和解密能力分开

1）多个用户加密的消息只能由一个用户解读：保密通信；

2）只由一个用户加密消息而使多个用户可以解读：数字签名认证。

2.4 典型公开密钥

1.RSA公开密钥密码系统

RSA体制基于“大数分解和素数检测”这一著名数论难题：

1）将两个大素数相乘十分容易，但将该乘积分解为两个大素数因子却极端困难；

2）素数检测就是判定一个给定的正整数是否为素数。

2.RSA密钥产生过程

知识基础：

1）欧拉函数φ(n)是小于等于n的正整数中与n互质的数的数目。

举例来看：

• φ(1)=1**，唯一和1互质的数就是1本身；**
• φ(8)=4，因为1,3,5,7均和8互质。

如果p是质数，φ§=p-1.

如果p,q都是质数，φ(pq)=（p-1)(q-1).

2）欧几里德算法又称辗转相除法，用于计算两个整数a, b的最大公约数。

​ 其计算原理依赖于下面的定理：gcd (a, b**) =** gcd (b, a mod b)

RSA密钥产生过程如下

①生成两个大素数 p 和 q；

②计算这两个素数的乘积 n= p * q；

③计算小于n并且与n互质的整数的个数，即欧拉函数 φ(n) = (p - 1) *(q - 1)；

④随机选择一个加密密钥e，使e满足1< e < φ(n)，并且e和φ(n)互质；

⑤利用欧几里德扩展算法计算e的逆元d，以满足： e * d mod φ(n)= 1

⑥公钥PK={e, n}；对应的私钥SK={d}

根据密钥产生过程，举例来看：

①选择素数**