计算机网络,第 9 章 计算机网络的安全,第 9 章 计算机网络的安全,*9.1 网络安全问题概述 9.1.1 计算机网络面临的安全性威胁 9.1.2 计算机网络安全的内容 9.1.3 一般的数据加密模型 *9.2 常规密钥密码体制 9.2.1 替代密码与置换密码 9.2.2 数据加密标准 DES,第 9 章 计算机网络的安全（续）,*9.3 公开密钥密码体制 9.3.1 公开密钥密码体制的特点 9.3.2 RSA 公开密钥密码体制 9.3.3 数字签名 *9.4 报文鉴别 *9.5 密钥分配,第 9 章 计算机网络的安全（续）,9.6 电子邮件的加密 9.6.1 PGP 9.6.2 PEM 9.7 链路加密与端到端加密 9.7.1 链路加密 9.7.2 端到端加密,第 9 章 计算机网络的安全（续）,9.8 因特网商务中的加密 9.8.1 安全插口层 SSL 9.8.2 安全电子交易 SET 9.9 因特网的网络层安全协议族 IPsec *9.10 防火墙,9.1 网络安全问题概述 9.1.1 计算机网络面临的安全性威胁,计算机网络上的通信面临以下的四种威胁： (1) 截获从网络上窃听他人的通信内容。 (2) 中断有意中断他人在网络上的通信。 (3) 篡改故意篡改网络上传送的报文。 (4) 伪造伪造信息在网络上传送。 截获信息的攻击称为被动攻击，而更改信息和拒绝用户使用资源的攻击称为主动攻击。,对网络的被动攻击和主动攻击,截获,篡改,伪造,中断,被动攻击,主 动 攻 击,目的站,源站,源站,源站,源站,目的站,目的站,目的站,被动攻击和主动攻击,在被动攻击中，攻击者只是观察和分析某一个协议数据单元 PDU 而不干扰信息流。 主动攻击是指攻击者对某个连接中通过的 PDU 行各种处理。 更改报文流 拒绝报文服务 伪造连接初始化,(1) 防止析出报文内容； (2) 防止通信量分析； (3) 检测更改报文流； (4) 检测拒绝报文服务； (5) 检测伪造初始化连接。,计算机网络通信安全的目标,(1) 计算机病毒会“传染”其他程序的程序，“传染”是通过修改其他程序来把自身或其变种复制去完成的。 (2) 计算机蠕虫通过网络的通信功能将自身从一个结点发送到另一个结点并启动运行的程序。 (3) 特洛伊木马一种程序，它执行的功能超出所声称的功能。 (4) 逻辑炸弹一种当运行环境满足某种特定条件时执行其他特殊功能的程序。,恶意程序(rogue program),9.1.2 计算机网络安全的内容,保密性 安全协议的设计 接入控制,9.1.3 一般的数据加密模型,E 加密算法,D 解密算法,加密密钥 K,解密密钥 K,明文 X,明文 X,密文 Y = EK(X),截取者,截获,篡改,密钥源,安全信道,一些重要概念,密码编码学(cryptography)是密码体制的设计学，而密码分析学(cryptanalysis)则是在未知密钥的情况下从密文推演出明文或密钥的技术。密码编码学与密码分析学合起来即为密码学(cryptology)。 如果不论截取者获得了多少密文，但在密文中都没有足够的信息来惟一地确定出对应的明文，则这一密码体制称为无条件安全的，或称为理论上是不可破的。 如果密码体制中的密码不能被可使用的计算资源破译，则这一密码体制称为在计算上是安全的。,9.2 常规密钥密码体制,所谓常规密钥密码体制，即加密密钥与解密密钥是相同的密码体制。 这种加密系统又称为对称密钥系统。我们先介绍在常规密钥密码体制中的两种最基本的密码。,9.2.1 替代密码与置换密码,替代密码(substitution cipher)的原理可用一个例子来说明。（密钥是 3）,abcdefghijklmnopqrstuvwxyz DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC,caesar cipher,FDHVDU FLSKHU,明文 密文,明文 c 变成了密文 F,9.2.1 替代密码与置换密码,替代密码(substitution cipher)的原理可用一个例子来说明。（密钥是 3）,abcdefghijklmnopqrstuvwxyz DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC,caesar cipher,FDHVDU FLSKHU,明文 密文,明文 a 变成了密文 D,9.2.1 替代密码与置换密码,替代密码(substitution cipher)的原理可用一个例子来说明。（密钥是 3）,abcdefghijklmnopqrstuvwxyz DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC,caesar cipher,FDHVDU FLSKHU,明文 密文,明文 e 变成了密文 H,CIPHER 145326 attack begins atfour,置换密码,置换密码(transposition cipher)则是按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序。,密钥 顺序 明文,根据英文字母在 26 个字母中的先后顺序，我们可以得出密钥中的每一个字母的相对先后顺序。因为密钥中没有 A 和 B，因此 C 为第 1。同理，E 为第 2，H 为第 3,，R 为第 6。于是得出密钥字母的相对先后顺序为 145326。,CIPHER 145326 attack begins atfour,置换密码,置换密码(transposition cipher)则是按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序。,密钥 顺序 明文,根据英文字母在 26 个字母中的先后顺序，我们可以得出密钥中的每一个字母的相对先后顺序。因为密钥中没有 A 和 B，因此 C 为第 1。同理，E 为第 2，H 为第 3,，R 为第 6。于是得出密钥字母的相对先后顺序为 145326。,CIPHER 145326 attack begins atfour,置换密码,置换密码(transposition cipher)则是按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序。,密钥 顺序 明文,根据英文字母在 26 个字母中的先后顺序，我们可以得出密钥中的每一个字母的相对先后顺序。因为密钥中没有 A 和 B，因此 C 为第 1。同理，E 为第 2，H 为第 3,，R 为第 6。于是得出密钥字母的相对先后顺序为 145326。,CIPHER 145326 attack begins atfour,置换密码,置换密码(transposition cipher)则是按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序。,密钥 顺序 明文,根据英文字母在 26 个字母中的先后顺序，我们可以得出密钥中的每一个字母的相对先后顺序。因为密钥中没有 A 和 B，因此 C 为第 1。同理，E 为第 2，H 为第 3,，R 为第 6。于是得出密钥字母的相对先后顺序为 145326。,CIPHER 145326 attack begins atfour,置换密码,置换密码(transposition cipher)则是按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序。,密钥 顺序 明文,根据英文字母在 26 个字母中的先后顺序，我们可以得出密钥中的每一个字母的相对先后顺序。因为密钥中没有 A 和 B，因此 C 为第 1。同理，E 为第 2，H 为第 3,，R 为第 6。于是得出密钥字母的相对先后顺序为 145326。,CIPHER 145326 attack begins atfour,置换密码,置换密码(transposition cipher)则是按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序。,密钥 顺序 明文,根据英文字母在 26 个字母中的先后顺序，我们可以得出密钥中的每一个字母的相对先后顺序。因为密钥中没有 A 和 B，因此 C 为第 1。同理，E 为第 2，H 为第 3,，R 为第 6。于是得出密钥字母的相对先后顺序为 145326。,CIPHER 145326 attack begins atfour,密文的得出,密钥 顺序 明文,先读顺序为 1 的明文列，即 aba,CIPHER 145326 attack begins atfour,密文的得出,密钥 顺序 明文,再读顺序为 2 的明文列，即 cnu,CIPHER 145326 attack begins atfour,密文的得出,密钥 顺序 明文,再读顺序为 3 的明文列，即 aio,CIPHER 145326 attack begins atfour,密文的得出,密钥 顺序 明文,再读顺序为 4 的明文列，即 tet,CIPHER 145326 attack begins atfour,密文的得出,密钥 顺序 明文,再读顺序为 5 的明文列，即 tgf,CIPHER 145326 attack begins atfour,密文的得出,密钥 顺序 明文,最后读顺序为 6 的明文列，即 ksr,因此密文就是：abacnuaiotettgfksr,CIPHER 145326 attack begins atfour,接收端收到密文后按列写下,密钥 顺序 明文,先写下第 1 列密文 aba,收到的密文：abacnuaiotettgfksr,CIPHER 145326 attack begins atfour,接收端收到密文后按列写下,密钥 顺序 明文,再写下第 2 列密文 cnu,收到的密文：abacnuaiotettgfksr,CIPHER 145326 attack begins atfour,接收端收到密文后按列写下,密钥 顺序 明文,再写下第 3 列密文 aio,收到的密文：abacnuaiotettgfksr,CIPHER 145326 attack begins atfour,接收端收到密文后按列写下,密钥 顺序 明文,再写下第 4 列密文 tet,收到的密文：abacnuaiotettgfksr,CIPHER 145326 attack begins atfour,接收端收到密文后按列写下,密钥 顺序 明文,再写下第 5 列密文 tgf,收到的密文：abacnuaiotettgfksr,CIPHER 145326 attack begins atfour,接收端收到密文后按列写下,密钥 顺序 明文,最后写下第 6 列密文 ksr,收到的密文：abacnuaiotettgfksr,CIPHER 145326 attack begins atfour,接收端从密文解出明文,密钥 顺序 明文,最后按行读出明文,收到的密文：abacnuaiotettgfksr,CIPHER 145326 attack begins atfour,接收端从密文解出明文,密钥 顺序 明文,最后按行读出明文,收到的密文：abacnuaiotettgfksr,CIPHER 145326 attack begins atfour,接收端从密文解出明文,密钥 顺序 明文,最后按行读出明文,收到的密文：abacnuaiotettgfksr,得出明文：attackbeginsatfour,序列密码与分组密码,序列码体制是将明文 X 看成是连续的比特流(或字符流)x1x2，并且用密钥序列 K k1k2中的第 i 个元素 ki 对明文中的 行加密，即,序列密码体制,密钥序列产生器,种子 I0,发端,ki,密钥序列产生器,种子 I0,收端,ki,密文序列,明文序列,明文序列,yi,yi,在开始工作时种子 I0 对密钥序列产生器行初始化。 按照模 2 行运算，得出：,(9-1),序列密码体