模q 算术-i 同余：
给定任意整数a 和q ，以q 除a ，余数是r ，则可以表示 为a=sq+r,0≤r 若整数a 和b 有(a mod q)=(b mod q)，则称a 与b 在mod q 下同余。 模运算有下述性质： 整数a, b 模正整数q 的余数相同，即q ∣(a －b) , 记为：a≡b (mod q) （1） q ∣(a －b) 即a=s1 q +r,b=s2 q +r （2）(a mod q)=(b mod q)意味a≡b mod q （3） a≡b mod q 等价于b≡a mod q （4）若a≡b mod q 且b≡c mod q ，则a≡c mod q 模q 算术-ii 模算术（Modular Arithmatic) 在mod q 的q 个剩余类集{0，1，2，…,q -1} 上可以定义加法和乘法运算如下: 加法: (a mod q)+ (b mod q)= (a+b) mod q 乘法:(a mod q) × (b mod q)= (a × b) mod q 维吉尼亚密码示例: [例]利用Vigenère 密码，使用密钥word 加密信息computer 。 明文：comp uter 密钥：word word 密文： ycds qhvu Vernam （弗纳姆）密码: 1918年，Gillbert Vernam 建议密钥与明文一样长并且没有统计关系的密钥内容，他采用的是二进制数据: 加密：Ci = Pi ⊕ Ki 解密Pi = Ci ⊕ Ki 核心：构造和消息一样长的随机密钥 注意： 异或运算的规则是：1异或1等于0，1异或0等于1，0异或0等于0。即：相同得0，相异得1。 比如：10010001（二进制）^11110000（二进制）等于01100001（二进制） Hill 密码分析: 完全隐藏了字符(对)的频率信息 线性变换的安全性很脆弱，易被已知明文攻击击破。 对于一个mxm 的hill 密码，假定有m 个明文-密文对，明文和密文的长度都是m.可以把明文和密文对记为： Pj=(p1j,p2j,..pmj)和Cj=(C1j,C2j,…,Cmj), Cj=KPj,1≤j ≤m 定义mxm 的方阵X=（Pij) Y=(Cij),得到Y=KX ，K=YX-1 例子：friday PQCFKU K(5 17)=(15 16) ； K(8 3)=(2 5)； K(0 24)=(10 20) 同上图 密码攻击：在信息的传输和处理系统中，除了合法的接受者外，还有“黑客”，试图从截获的密文中推断出原来的明文，这一过程称为密码攻击。 一、攻击分类： 攻击可分为主动攻击和被动攻击 被动攻击：仅对截获的密文进行分析而不对系统进行任 何篡改（隐藏性好，难以发现） 主动攻击：主动干扰系统，采用增、删、改、重放、伪 造等方法，向系统加入假消息（破坏性较大） 密码破译分类： 假设破译者是在已知密码体制的前提下来破译密钥 (Kerckhoff 原则，柯克霍夫原则，即使密码系统的任何细节已为人悉知，只要密匙未泄露，它也应是安全的。 ) 。 最常见的破解类型如下： 1.唯密文攻击：破译者已知的东西只有两样：加密算法、待破译的密文。 已知：C1=EK （M1），C2=EK （M2），……，Ci=EK （Mi ） 推导出：M1，M2， ，Mi ；K 或者找出一个算法从 Ci+1= EK （Mi+1）推出Mi+1。 2.已知明文攻击：已知加密算法，部分明文串x 和相应的密文y 。 已知： M1 ，C1=EK （M1）； M2 ，C2=EK （M2）；……， Mi ，Ci=EK （Mi ）； 推导出：K 或者找出一个算法从Ci+1= EK （Mi+1）推出Mi+1的算法。 3.选择明文攻击： 选择明文攻击的破译者除了知道加密算法外，他还可以选定明文消息，并可以知道对应的加密得到的密文，即知道选择的明文和对应的密文。例如，公钥密码体制中，攻击者可以利用公钥加密他任意选定的明文，这种攻击就是选择明文攻击。 已知：M1 ，C1=EK （M1）；M2 ，C2=EK （（M2）；……， Mi ，Ci=EK （Mi ）； M1， M2，……,Mi 是由密码分析者选择的。 推导出：K 或者找出一个算法从Ci+1= EK （Mi+1）推出Mi+1的算法。 在已知明文攻击，已知密文攻击和选择明文攻击这几种方式当中，选择明文攻击是对密码系统最有威胁的一种，一个安全的加密系统必须能抵御选择明文密码分析。 4.选择密文攻击： 与选择明文攻击相对应，破译者除了知道加密算法外，还包括他自己选定的密文和对应的、已解密的原文，即知道选择的密文和对应的明文。 在此种攻击模型中，攻击者需要掌握的内容包括：加密算法、截获的部分密文、自己选择的密文消息以及相应的被解密的明文。密码分析者事先任意搜集一定数量的密文，让这些密文透过被攻击的加密算法解密，透过未知的密钥获得解密后的明文。由此能够计算出加密者的私钥或者分解模数，运用这些信息，攻击者可以恢复所有的明文。 在每种情况下，攻击者的目的是确定正在使用的密钥或待破译密文所对应的明文。上述几种攻击方式是以强度递增排列的，惟密文攻击是最困难的，因为分析者可供利用的信息最少。 目前，最常见的是已知明文和选择明文攻击。 密码分析步骤 :分析、推断、假设、证实 密码系统的安全性依赖于破译该系统的困难程度。 评价密码体制安全性的指标 1. 无条件安全 如果攻击者无论得到多少密文，都没有足够的信息去恢复明文，那么该密码系统就是无条件安全的（理论上只有一次一密的系统才能实现这一点） 2.计算安全性 满足下面条件之一就满足计算安全性： （1）破译该密码的成本超过被加密信息的价值。 （2）破译该密码的时间超过被加密信息的生命周期。 小结：单表代换经不起统计密码分析；多表代换使得明文的统计特性在密文中被弱化，破译起来更困难 S-DES 的密钥生成： 设10bit 的密钥为（k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7, k8,k9,k10)，置换P10是这样定义的： P10(k1,k2,…,k10)=(k3,k4,k2,k7,k4,k10,k1,k9,k8,k6)， 相当于 P10＝ 接下来分别对前5个比特和后五个比特进行一次循环左移(LS-1)，对上面的例子而言，得到的结果是 (00001 11000) 然后使用P8操作，这个操作从10个bit 中按照下面的方法选出8个bit 进行置换得到密钥1（K1）。 其中 P8 = 对于上例中的00001 11000，得到的结果是：K1＝10100100 对前5个比特和后五个比特再进行一次2位循环左移(LS －1)得到：00100 00011 最后再进行P8操作，得到K2＝01000011 DES 举例： 已知明文m=computer ，密钥k=program ，用ASCII 码表示为： m=01100011 01101111 01101101 01110000 01110101 01110100 01100101 01110010 k=01110000 01110010 01101111 01100111 01110010 01100001 01101101 因为k 只有56位，必须插入第8，16，24，32，40，48，56，64位奇偶校验位，合成64位。而这8位对加密过程没有影响。 m 经过IP 置换后得到 L0 = 11111111 10111000 01110110 01010111 R0 = 00000000 11111111 00000110 10000011 密钥k 通过PC-1得到 C0 = 11101100 10011001 00011011 1011 D0 = 10110100 01011000 10001110 0111 再各自左移一位，通过PC-2得到48位 k1=00111101 10001111 11001101 00110111 00111111 01001000 R0（32位）经E 作用膨胀为48位，10000000 00010111 11111110 10000000 11010100 00000110 再和k1作异或运算得到（分成8组） 101111 011001 100000 110011 101101 111110 101101 001110 通过S 盒后输出位32比特 01110110 11010100 00100110 10100001 S 盒的输出又经过P 置换得到 01000100 00100000 10011110 10011111 这时 ：L i ← Ri －1 ，Ri ← Li －1 f (Ri －1，Ki ) 所以，第一趟的结果是： 00000000 11111111 00000110 10000011 10111011 10011000 11101000 11001000 ECB 模式的优、缺点和应用： 优点： (1) 实现简单 (2) 不同明文分组的加密可并行实施,尤其是硬件实现时速度很快 缺点： 不同的明文分组之间的加密独立进行，故保了单表代替缺点，造成相同明文分组对应相同密文分组，因而不能隐蔽明文分组的统计规律和结构规律，不能抵抗替换攻击。 典型应用： 1) 用于随机数的加密保护； 2) 用于单分组明文的加密。 CBC 模式的特点： 明文块的统计特性得到了隐蔽。 由于在密文CBC 模式中，各密文块不仅与当前明文块有关，而且还与以前的明文块及初始化向量有关，从而使明文的统计规律在密文中得到了较好的隐蔽。 具有有限的(两步)错误传播特性。 一个密文块的错误将导致两个密文块不能正确脱密。 具有自同步功能 密文出现丢块和错块不影响后续密文块的脱密。若从第t 块起密文块正确，则第t+1个明文块就能正确求出。 典型应用: 1) 数据加密; 2) 完整性认证和身份认证; 完整性认证的含义 完整性认证是一个“用户”检验它收到的文件是否遭到第三方有意或无意的篡改。 利用CBC 模式可实现报文的完整性认证 目的：检查文件在(直接或加密)传输和存储中是否遭到有意或无意的篡改 CFB(Cipher Feedback)模式： 优点： 1) 这是将分组密码当作序列密码使用的一种方式。 2) 不具有错误传播特性！只要密文在传输过程中不丢信号，即使信道不好，也能将明文的大部分信号正常恢复。 适用范围： 明文的冗余度特别大，信道不好但不易丢信号，明文错些信号也不影响效果的情形。如图象加密，语音加密等。 缺点： 1) 不能实现报文的完整性认证。 2) 乱数序列的周期可能有短周期现象。 OFB (Output Feedback)模式： 优点：传输过程中的比特错误不会被传播。 例如C1中出现一比特错误，在解密结果中 只有P1受影响，以后各明文单元则不受影响 。而在CFB 中， C1也作为移位寄存器的输入，因此它的一比特错误会影响解 密结果中各明文单元的值。 缺点：难于检测密文是否被篡改。 作业： 1、对于DES 密码体制。 设S2盒的输入为a=110110，求其输出b=S2(a)； 已知密钥K=01110000 01110010 01101111 01101011 01110010 01101101 01101101, 求子密钥K1和K2。 公钥体制的主要特点： 加密和解密能力分开 多个用户加密的消息只能由一个用户解读，（用于公共网络中实现保密通信） 只能由一个用户加密消息而使多个用户可以解读（可用于认证系统中对消息进行数字签字）。 无需事先分配密钥 密钥持有量大大减少 提供了对称密码技术无法或很难提供的服务：如与哈希函数联合运用可生成数字签名，可证明的安全伪随机数发生器的构造，零知识证明等 一些数学基础 素数和互素数 称整数p(p>1)是素数，如果p 的因子只有±1，±p 。 若满足下面2个条件，则称c 是两个整数a 、b 的最大公因子，表示为c=gcd(a, b)。 ① c 是a 的因子也是b 的因子，即c 是a 、b 的公因子。 ② a 和b 的任一公因子，也是c 的因子。 如果gcd(a,b)=1，则称a 和b 互素。 互素数 两个整数的最大公约数k 以gcd(a ，b)表示，也可简化表示为（a,b ）。其中k 满足： （1） k|a ， k|b （2）对任意的k ’|a ， k ’|a 有k ’|k （最大的含义） 即 gcd(a ，b)=max(k:k|a 且k|b) 如果gcd(a ，b)=1，则称a,b 彼此互素。 例如： gcd(8，15)=1 模运算： 设n 是一正整数，a 是整数，如果用n 除a ，得商为q ，余数为r ，用a mod n 表示余数r 。 如果(a mod n)=(b mod n)，则称两整数a 和b 模n 同余，记为a ≡b mod n 。 称与a 模n 同余的数的全体为a 的同余类，记为[a]，称a 为这个同余类的表示元素。 注意： 如果a ≡0(mod n)，则n|a 。 模运算： 同余有以下性质： ① 若n|(a-b)，则a ≡b mod n 。 ② (a mod n)≡(b mod n)，则a ≡b mod n 。 ③ a ≡b mod n,则b ≡a mod n 。 ④ a ≡b mod n,b ≡c mod n,则a ≡c mod n 。 求余数运算（简称求余运算）a mod n 将整数a 映射到集合{0,1, …,n-1}，称求余运算在这个集合上的算术运算为模运算 模运算有以下性质： [(a mod n)+(b mod n)] mod n = (a+b) mod n [(a mod n)- (b mod n)] mod n = (a-b) mod n [(a mod n)×(b mod n)] mod n = (a ×b) mod n 费马(Fermat)定理： p 素数，a 是整数且不能被p 整除，则：ap-1 1 mod p 例：a = 7，p = 19，则ap-1 = 718 1 mod 19 a = 3，p = 5，则ap-1 = 34 1 mod 5 欧拉(Euler)函数 (n)： (n)表示小于n 且与n 互素的正整数个数。例： (6) = 2 p 是素数， (p) = p －1 。例： (7) = 6 若n 的因子分解为n= Piai, ai>0,Pi 互不相同,则 (n) = Piai (1－1/Pi) 若gcd(m,n) = 1，则 (mn) = (m) (n)，特别地,若p q ，且都是素数， (pq)=(p-1)(q-1)。如： (21) = 12 = (3)× (7) = 2×6 Euler 定理： 若a 与n 为互素的正整数,则a (n) 1 mod n 例：a ＝3，n ＝10， (10)＝4，34＝81 1 mod 10 Euler 定理的等价形式： a (n)＋1 a mod n 推论: 若n=pq, p q 都是素数, k 是任意整数,则 mk (n) + 1＝mk(p-1)(q-1)+1 m mod n, 对任意0 m n 原根(Primitive root) Euler 定理表明：对两个互素的整数a ，n a (n) 1 mod n 定义：存在最小正整数m (n) (m| (n))，使得am 1 mod n ，若对某个a ，m= (n)，则称a 是n 的一个原根 设m= 7，则φ（7）等于6; 设a= 2，由于23=8≡1(mod 7)，而3<6，所以 2 不是模 7 的一个原根。 设a= 3，由于31≡3(mod 7)，32≡2(mod 7)，33≡6(mod 7)，34≡4(mod 7)，35≡5(mod 7)，36≡1(mod 7)，所以 3 是模 7 的一个原根。 离散对数 若a 是素数p 的一个原根,则对任意整数b ，b 0 mod p ，存在唯一的整数i ， 1 i (p-1)，使得：b ai mod p ，i 称为b 以(a modp)的指数(离散对数)，记作inda,p(b)。 两个性质： inda,p(xy) = [inda,p(x)+inda,p(y)] mod (p) inda,p(xr) = [r inda,p(x)] mod (p) 离散对数的计算：y gx mod p ， 已知g ，x ，p ，计算y 是容易的 已知y ，g ，p ，计算x 是困难的 Diffie-Hellman 密钥交换算法 允许两个用户可以安全地交换一个秘密信息，用于后续的通讯过程 算法的安全性依赖于计算离散对数的难度 Diffie-Hellman 算法 1) 双方选择素数p 以及p 的一个原根a 2) 用户A 选择一个随机数Xa < p ，计算Ya=aXa mod p 3) 用户B 选择一个随机数Xb < p ，计算Yb=aXb mod p 4) 每一方保密X 值，而将Y 值交换给对方 5) 用户A 计算出 K=YbXa mod p 6) 用户B 计算出 K=YaXb mod p 7) 双方获得一个共享密钥(aXaXbmod p) 注：素数p 以及p 的原根a 可由一方选择后发给对方 Diffie-Hellman 算法例： 密钥交换基于素数q = 97和97的一个原根，在这里是a = 5。A 和B 分别选择秘密密钥Xa = 36和Xb = 58。每人计算其公开密钥如下： Ya = 536 = 50 mod 97 Yb = 558 = 44 mod 97 在他们交换了公开密钥以后，每人计算共享的秘密密钥如下： A : K = (Yb)Xa mod 97 = 4436 = 75 mod 97 B : K = (Ya)Xb mod 97 = 5058 = 75 mod 97 从{50，44}出发，攻击者要计算出75很不容易 背包问题： 背包问题描述：给定重量分别为a1，a2，…，an 的n 个物品，装入一个背包中，要求重量等于一个给定值，那么究竟是那些物品？ 0-1背包问题： 给定一个正整数S 和一个背包向量A=(a1,…,an)，其中ai 是正整数，求满足方程S = ∑aixi 的二进制向量X = (x1,…,xn)。 背包问题用于公钥密码学： 做法：明文为X ，S 为密文 奥妙在于有两类背包，一类可以在线性时间内求解，另一类则不能 把易解的背包问题修改成难解的背包问题 公开密钥使用难解的背包问题 私钥使用易解的背包问题 易解的背包问题——超递增背包： 满足下列条件的背包：ai>∑aj (j = 1,…,i-1)，被称为简单背包 RSA 的实例： 选p = 7，q = 17，则 n = pq = 119，φ(n) = (p-1)(q-1) = 6×16 = 96 取e = 5，它小于96，并且与96互为素数 则d = 77 ( ∵5×77 = 385 = 4×96＋1≡1 mod 96 ) 公钥（5，119），私钥（77，119） 加密M = 19 则C = Me mod n = 195 mod 119 = 66 mod 119 解密C = 66 M = Cd mod n = 6677mod 119 = 19 mod 119 DES 和RSA 性能比较(同等强度)： 对RSA 的选择密文攻击： 例1：E 监听A 的通信，收集由A 的公开密钥加密的密文c ，E 想知道消息的明文m ，使m=cd mod n 他首先选择随机数r ，使r 现在E 让A 对y 签名，即解密y ，A 向E 发送 u=yd mod n 而E 计算 tu mod n = r-1yd mod n = r-1xdcd mod n = cd mod n=m 注意：不要用RSA 对陌生人的随机文件签名 ElGamal 加密算法： 选择：一个素数p ，p 的一个原根(本原元)r ，一个整数a(0≦a ≦p-2)，令s = r a mod P ，公开{p, r, s}，保密a 。 对于明文信息x ，加密：秘密选择随机数k(0≦k ≦p-2)，计算(y1，y2)作为密文，其中：y1 = r k mod p ， y2 = x s k mod p 解密: y2(y1a)-1 mod P 即：( xsk ) ( ( rk ) a ) -1 xrak r - ak x mod p ElGamal 加密算法例： 例：设P = 2579，r = 2，a = 765，s = 2765 mod 2579 = 949 若Alice 想传递消息x = 1299给Bob Alice 首先选择一个随机数k ，设k = 853 计算y1 = 2853 mod 2579 = 435 y2 = 1299 * 949853 mod 2579 = 2396 当Bob 收到密文y ＝(435，2396)后，计算 x=2396 * (435765 )-1mod 2579 ＝1299 公钥算法和对称钥算法区别(1) ： 对称加密的优点 速度快，处理量大，适用于对应用数据的直接加密。 加密密钥长度相对较短,如40比特～256比特。 可构造各种加密体制，如产生伪随机数，HASH 函数等。 对称加密的缺点 密钥在双方都要一致、保密，传递较难。 大型网络中密钥量大，难以管理，一般需要TTP （KDC ）。 密钥需要经常更换。 误区： 公开密钥密码算法更安全： 安全程度基于密钥长度和计算工作量。二者并不比对方优越。公开钥算法天生具有更大的危险性。 公钥的分发是简单和一目了然的。 对称密钥算法密钥分配是比较复杂，但是公开钥算法存在如何保证一个问题，即如何确认一个公开钥与其拥有者的对应问题。 公开密钥密码使对称密钥密码过时了 公开钥算法因速度问题更适合密钥交换。 实际应用是公开钥算法和对称钥算法的结合。 公钥算法用于签名和认证； 用公钥算法传输会话密钥； 12121212...,...t l a a a t l a p p p b q q q βββ= = 用会话密钥/对称算法加密批量(bulk)数据 问题：通过加密得到信息真实性？ 保密性与真实性是两个不同的概念。根本上，信息加密提供的是保密性而非真实性。 加密代价大(公钥算法代价更大)。 鉴别函数与保密函数的分离能提供功能上的灵活性。 广播的信息难以使用加密(信息量大) 某些信息只需要真实性,不需要保密性 消息认证VS 常规加密： MAC函数类似于加密函数，主要区别在于MAC函数不需要可逆而加密函数必须是可逆的，因此，认证函数比加密函数更不易破解。 保密性与真实性是两个不同的概念 根本上,信息加密提供的是保密性而非真实性 加密代价大(公钥算法代价更大) 认证函数与保密函数的分离能提供功能上的灵活性 某些信息只需要真实性,不需要保密性 –广播的信息难以使用加密(信息量大) –网络管理信息等只需要真实性 –政府/权威部门的公告 数字签名的类别： 以方式分： 直接数字签名direct digital signature 仲裁数字签名arbitrated digital signature 以安全性分 无条件安全的数字签名？ 计算上安全的数字签名 以可签名次数分 一次性的数字签名 多次性的数字签名 直接数字签名的缺点 验证模式依赖于发送方的保密密钥： 发送方要抵赖发送某一消息时，可能会声称其私有密钥丢失或被窃，从而他人伪造了他的签名。 通常需要采用与私有密钥安全性相关的行政管理控制手段来制止或至少是削弱这种情况，但威胁在某种程度上依然存在。 改进的方式例如可以要求被签名的信息包含一个时间戳（日期与时间），并要求将已暴露的密钥报告给一个授权中心。 X的某些私有密钥确实在时间T被窃取，敌方可以伪造X的签名及早于或等于时间T的时间戳。 例：盲签名在电子货币中的应用: 顾客A得到银行B对钱款m的盲签名后，自己算出银行的真正签名SB(m)。 在支付时提交出m和SB(m)，银行能验证SB(m)是否为m的合法签名，但不知道这是谁的一笔消费。从而使A保持匿名状态，即消费行为不受到监控。 例：反间谍人员化名的签名 反间谍组织的成员身份保密，甚至机构头目也不知道。机构头目还要给每个成员一个签字文件，文件的内容是：持有该文件的**人具有外交豁免权。 文件中必须使用反间谍组织的成员的化名，另外机构头目也不能对任意的文件签名。假定成员为A，机构头目是签名者B 每个成员A准备n份上述形式的文件，其中各使用不同的化名 成员用不同的盲因子盲变换上述文件 将变换后的n个文件传送给B B随机选择n－1个文件出来，确认其符合要求 成员A向B发送相应的盲因子 B用盲因子解读这n－1个文件，确认其符合要求 若上述步骤通过，B签署剩下的那一个文件 成员A取回已签名的文件，去掉盲因子得到原文件的签名 密钥管理（key management) 密钥管理：在一种安全策略指导下密钥的产生, 存储, 分配, 删除, 归档及应用。(GB/T 9387.2—1995\ISO7498-2—1989) 处理密钥自产生到最终销毁的整个过程中的有关问题，包括系统的初始化，密钥的产生、存储、备份/恢复、装入、分配、保护、更新、泄露、撤销和销毁等内容。 密钥管理目的：维持系统中各实体之间的密钥关系，以 抗击各种可能的威胁： –（1）密钥的泄露 –（2）秘密密钥或公开密钥的身份的真实性丧失 –（3）经未授权使用 为什么要进行密钥管理？ 原因有两个：所有的密钥都有生存期 （1）密码分析：拥有大量的密文有助于密码分析；一个密钥使用得太久了，会给攻击者增大收集密文的机会； （2）密钥有可能被泄漏。假定一个密钥受到危及或用一个特定密钥的加密/解密过程被分析，则限定密钥的使用期限就相当于限制危险的发生。 密钥的生存期 ?一个密钥主要经历以下几个阶段： 1）产生（可能需要登记）：通过密钥传输或密钥协议来完成； 2）分配 3）备份： 3）使用 4）更新/替换 5）撤销 6）销毁或归档：归档是出于对以前的数字签名进行验证，将公钥进行归档，可委托第三方进行。 密钥类型 ?将用于数据加密的密钥称三级密钥； ?保护三级密钥的密钥称二级密钥，也称密加密密钥； ?保护二级密钥的密钥称一级密钥，也称密钥保护密钥。 如用口令保护二级密钥，那么口令就是一级密钥。 怎样解决电子商务安全问题呢？国际通行的做法是采用CA安全认证系统。CA是Certificate Authority的缩写，是证书授权的意思。在电子商务系统中，所有实体的证书都是由证书授权中心即CA中心分发并签名的。一个完整、安全的电子商务系统必须建立起一个完整、合理的CA体系。 CA体系主要解决几大问题： 第一，解决网络身份证的认证以保证交易各方身份是真实的； 第二，解决数据传输的安全性以保证在网络中流动的数据没有受到破坏或篡改； 第三，解决交易的不可抵赖性以保证对方在网上说的话能够兑现。 PKI：实例 中国各大银行已大规模地推广基于个人数字证书的网上银行身份认证，防止银行账号被窃和网银欺诈 25家银行采用数字证书，根据央行05年10月26日颁布的《电子支付指引》，凡使用数字证书等安全认证方式的网银用户，将不会存在每日、每笔网上支付金额的限制 ICAO（国际民用航空组织International Civil Aviation Organization）制定了PKI数字证书的电子护照标准 每个香港公民一人一个智能身份证，每个智能身份证上配发一个全球通用的由香港邮政局颁发的个人数字证书 IPsec与IKE的关系： IKE是UDP之上的一个应用层协议，是IPsec的信令协议； IKE为IPsec协商建立SA，并把建立的参数及生成的密钥交给IPsec； IPsec使用IKE建立的SA对IP报文加密或认证处理。 1．ISO 7498-2确定了五大类安全服务，即鉴别、访问控制、数据保密性、数据完整性和不可否认。同时，ISO 7498-2也确定了八类安全机制，即加密机制、数据签名机制、访问控制机制、数据完整性机制、认证交换、业务填充机制、路由控制机制和公证机制。 2．古典密码包括代替密码和置换密码两种，对称密码体制和非对称密码体制都属于现代密码体制。传统的密码系统主要存在两个缺点：一是密钥管理与分配问题；二是认证问题。在实际应用中，对称密码算法与非对称密码算法总是结合起来的，对称密码算法用于加密，而非对称算法用于保护对称算法的密钥。 3．根据使用密码体制的不同可将数字签名分为基于对称密码体制的数字签名和基于公钥密码体制的数字签名，根据其实现目的的不同，一般又可将其分为直接数字签名和可仲裁数字签名。 4.DES算法密钥是64位，其中密钥有效位是56位。RSA算法的安全是基于分解两个大素数的积的困难。 5．密钥管理的主要内容包括密钥的生成、分配、使用、存储、备份、恢复和销毁。密钥生成形式有两种：一种是由中心集中生成，另一种是由个人分散生成。 6．认证技术包括站点认证、报文认证和身份认证，而身份认证的方法主要有口令、磁卡和智能卡、生理特征识别、零知识证明。 7．NA T的实现方式有三种，分别是静态转换、动态转换、端口多路复用。 8．数字签名是笔迹签名的模拟，是一种包括防止源点或终点否认的认证技术。 1．用置换矩阵E k=〔 2 3 4 1 4 3 2 1 〕对明文Now we are having a test加密，并给出其解密矩阵及求出可能的解密矩阵总数。 解：设明文长度L=5，最后一段不足5则加字母x，经过置换后，得到的密文为Wnewo haaer gvani ttxse 其解密矩阵为 D k=〔 1 2 4 3 4 3 2 1 〕 L=5时可能的解密矩阵总数为5！= 120 2．DES的密码组件之一是S盒。根据S盒表计算S3(101101)的值,并说明S函数在DES 算法中的作用。 解：令101101的第1位和最后1位表示的二进制数为i，则i=(11)2=(3)10 令101101的中间4位表示的二进制数为j，则j=(0110)2=(6)10 查S3盒的第3行第6列的交叉处即为8，从而输出为1000 S函数的作用是将6位的输入变为4位的输出 3．求963和657的最大公约数(963, 657)，并表示成963，657的线性组合。 解：运用广义欧几里得除法，有 963=1*657+306 657=2*306+45 306=6*45+36 45=1*36+9 36=4*9+0 （根据给出的最后一个定理）则(963, 657)=9 从广义欧几里得除法逐次消去r(n-1),r(n-2), …,r(3),r(2)，即 9=45-1*36 =45-（306-6*45） =7*45-306 =7*（657-2*306）-306 =7*657-3*306 =7*657-3*（963-657） =22*657-15*963 所以此线性组合为9=22*657-15*963 一、问答题（每小题7分，共21分） 1．S拥有所有用户的公开密钥,用户A使用协议 A →S：A || B || R a S →A: S || S s(S || A || R a || K b) 其中S s( )表示S利用私有密钥签名 向S申请B的公开密钥K b。上述协议存在问题吗？若存在，请说明此问题；若不存在，请给出理由。 答：存在。 由于S没有把公钥和公钥持有人捆绑在一起，A就无法确定它所收到的公钥是不是B的，即B的公钥有可能被伪造。如果攻击者截获A发给S的信息，并将协议改成 A →S：A || C || R a S收到消息后，则又会按协议 S →A: S || S s(S || A || R a || K c) 将K c发送给A，A收到信息后会认为他收到的是K b，而实际上收到的是K c，但是A会把它当作K b，因为他无法确认。 2．请你利用认证技术设计两套系统，一套用于实现商品的真伪查询，另一套用于防止电脑彩票伪造问题。 答：(1)系统产生一随机数并存储此数，然后对其加密，再将密文贴在商品上。当客户购买到此件商品并拨打电话查询时，系统将客户输入的编码(即密文)解密，并将所得的明文与存储在系统中的明文比较，若匹配则提示客户商品是真货，并从系统中删了此明文；若不匹配则提示客户商品是假货。 (2)首先，系统给彩票编好码，习惯称之为条形码；然后，将条形码通过MD5运算，得到相应的消息摘要；接着，对消息摘要进行加密，得到相应密文；最后，系统将条形码与密文绑定在一起并存储，若需要查询时只要查看条形码与密文是否相关联即可。这样，即可实现电脑彩票防伪，因为伪造者是无法伪造密文的。 3．防火墙的实现技术有哪两类？防火墙存在的局限性又有哪些？ 答：防火墙的实现从层次上可以分为两类：数据包过滤和应用层网关，前者工作在网络层， 而后者工作在应用层。 防火墙存在的局限性主要有以下七个方面 (1) 网络上有些攻击可以绕过防火墙（如拨号）。 (2) 防火墙不能防范来自内部网络的攻击。 (3) 防火墙不能对被病毒感染的程序和文件的传输提供保护。 (4) 防火墙不能防范全新的网络威胁。 (5) 当使用端到端的加密时，防火墙的作用会受到很大的限制。 (6) 防火墙对用户不完全透明，可能带来传输延迟、瓶颈以及单点失效等问题。 (7) 防火墙不能防止数据驱动式攻击。有些表面无害的数据通过电子邮件或其他方式发送到主机上，一旦被执行就形成攻击（附件）。 二、分析题（15分） 1．下图表示的是P2DR2动态安全模型，请从信息安全安全角度分析此模型？ 答：(主要理解一下黑体字部分，然后按照这个思路自由发挥) P2DR2动态安全模型研究的是基于企业网对象、依时间及策略特征的（Policy，Protection，Detection，Response，Restore）动态安全模型结构，由策略、防护、检测、响应和恢复等要素构成，是一种基于闭环控制、主动防御的动态安全模型。通过区域网络的路由及安全策略分析与制定，在网络内部及边界建立实时检测、监测和审计机制，采取实时、快速动态响应安全手段，应用多样性系统灾难备份恢复、关键系统冗余设计等方法，构造多层次、全方位和立体的区域网络安全环境。 一个良好的网络安全模型应在充分了解网络系统安全需求的基础上，通过安全模型表达安全体系架构，通常具备以下性质：精确、无歧义；简单和抽象；具有一般性；充分体现安全策略。 1．P2DR2模型的时间域分析 P2DR2模型可通过数学模型，作进一步理论分析。作为一个防御保护体系，当网络遭遇入侵攻击时，系统每一步的安全分析与举措均需花费时间。设Pt为设置各种保护后的防护时间，Dt为从入侵开始到系统能够检测到入侵所花费的时间，Rt为发现入侵后将系统调整到正常状态的响应时间，则可得到如下安全要求： Pt >( Dt + Rt) （1） 由此针对于需要保护的安全目标，如果满足公式（1），即防护时间大于检测时间加上响应时间，也就是在入侵者危害安全目标之前，这种入侵行为就能够被检测到并及时处理。同样，我们假设Et为系统暴露给入侵者的时间，则有 Et=Dt+Rt （如果Pt=0）（2） 公式（2）成立的前提是假设防护时间为0，这种假设对Web Server这样的系统可以成立。 通过上面两个公式的分析，实际上给出了一个全新的安全定义：及时的检测和响应就是安全，及时的检测和恢复就是安全。不仅于此，这样的定义为解决安全问题给出了明确的提示：提高系统的防护时间Pt、降低检测时间Dt和响应时间Rt，是加强网络安全的有效途径。 图1为P2DR2 安全模型的体系结构。在P2DR2动态安全模型中，采用的加密、访问控制等安全技术都是静态防御技术，这些技术本身也易受攻击或存在问题。那么攻击者可能绕过了静态安全防御技术，进入系统，实施攻击。模型认可风险的存在，绝对安全与绝对可靠的网络系统是不现实的，理想效果是期待网络攻击者穿越防御层的机会逐层递减，穿越第5层的概率趋于零。 图2 P2DR2 安全模型体系结构 2．P2DR2模型的策略域分析 网络系统是由参与信息交互的各类实体元素构成，可以是独立计算机、局域网络或大规模分布式网络系统。实体集合可包括网络通信实体集、通信业务类型集和通信交互时间集。 通信实体集的内涵表示发起网络通信的主体，如：进程、任务文件等资源；对于网络系统，表示各类通信设备、服务器以及参与通信的用户。网络的信息交互的业务类型存在多样性，根据数据服务类型、业务类型，可以划分为数据信息、图片业务、声音业务；根据IP数据在安全网关的数据转换服务，业务类型可以划分为普通的分组；根据TCP/IP协议传输协议，业务类型可以划分为ICMP、TCP、UDP分组。信息安全系统根据不同安全服务需求，使用不同分类法则。通信交互时间集则包含了通信事件发生的时间区域集。 安全策略是信息安全系统的核心。大规模信息系统安全必须依赖统一的安全策略管理、动态维护和管理各类安全服务。安全策略根据各类实体的安全需求，划分信任域，制定各类安全服务的策略。 在信任域内的实体元素，存在两种安全策略属性，即信任域内的实体元素所共同具有的有限安全策略属性集合,实体自身具有的、不违反S a的特殊安全策略属性S pi。由此我们不难看出，S=S a+ΣS pi. 安全策略不仅制定了实体元素的安全等级，而且规定了各类安全服务互动的机制。每个信任域或实体元素根据安全策略分别实现身份验证、访问控制、安全通信、安全分析、安全恢复和响应的机制选择。 信息安全：建立在网络基础上的现代信息系统，其安全定义较为明确，那就是：保护信息系统的硬件软件及其相关数据，使之不因偶然或是恶意侵犯而遭受破坏，更改及泄露，保证信息系统能够连续正常可靠的运行。 VPN：一般是指建筑在因特网上能够自我管理的专用网络，是一条穿过混乱的公共网络的安全稳定的隧道。通过对网络数据的封包和加密传输，在一个公用网络建立一个临时的，安全的连接，从而实现早公共网络上传输私有数据达到私有网络的级别。 数字证书：是指各实体（持卡人、个人、商户、企业、网关、银行等）在网上信息交流及交易活动中的身份证明。 1，信息安全有哪些常见的威胁？信息安全的实现有哪些主要技术措施？ 答：常见威胁有非授权访问、信息泄露、破坏数据完整性，拒绝服务攻击，恶意代码。信息安全的实现可以通过物理安全技术，系统安全技术，网络安全技术，应用安全技术，数据加密技术，认证授权技术，访问控制技术，审计跟踪技术，防病毒技术，灾难恢复和备份技术 2，什么是密码分析，其攻击类型有哪些？DES算法中S盒的作用是什么？ 答：密码分析是指研究在不知道密钥的情况下来恢复明文的科学。攻击类型有只有密文的攻击，已知明文的攻击，选择明文的攻击，适应性选择明文攻击，选择密文的攻击，选择密钥的攻击，橡皮管密码攻击。S盒是DES算法的核心。其功能是把6bit数据变为4bit数据。 3，试画图说明kerberos认证原理 4，用户A需要通过计算机网络安全地将一份机密文件传送给用户B，请问如何实现？ 如果这份机密文件数据量非常大，B希望A今后对该份机密文件无法抵赖，请问如何实现，试画图说明。 答：（1）假定通信双方分别为Alice和Bob 加密方Alice将商定的密钥秘密地传递给解密方Bob 。 Alice 用商定的密钥加密她的消息，然后传送给Bob。 Bob用Alice传来的密钥解密Alice的消息。 (2)假定通信双方分别为Alice和Bob Alice和Bob选用一个公开密钥密码系统 Bob将他的公开密钥传送给Alice (2)假定通信双方分别为Alice和Bob Alice和Bob选用一个公开密钥密码系统 Bob将他的公开密钥传送给Alice Alice用Bob的公开密钥加密她的消息，然后传送给Bob Bob用他的私人密钥解密Alice的消息。 5，防火墙有哪些体系结构？其中堡垒主机的作用是什么？ 检测计算机病毒的方法主要有哪些？ 答：防火墙的体系结构有屏蔽路由器（Screening Router）和屏蔽主机（Screening Host），双宿主网关（Dual Homed Gateway），堡垒主机（Bastion Host），屏蔽子网（Screened Subnet）防火墙 检测计算机病毒的方法主要有外观检测，特征代码法，系统数据对比法，实时监控法，软件模拟法，检测常规内存数 6，试说明黑客攻击的一般流程及其技术和方法 信息安全概论课程报告 一、课程内容简介 1.“国内外信息安全研究现状与发展趋势” （1）“信息安全”的定义 “信息安全”在当前可被理解为在既定的安全要求的条件下，信息系统抵御意外事件或恶意行为的能力。而信息安全事件则会危及信息系统提供的服务的机密性、完整性、可用性、非否认性和可控性。 （2）“信息安全”发展的四个阶段 信息安全的发展在历史发展的进程中可被分为四个阶段： 首先，是通信安全发展时期（从有人类以来~60年代中期）。在这个时期，人们主要关注的是“机密性”问题，而密码学（密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变化的客观规律，应用于编制密码以保守通信秘密的，称为编码学；应用于破译密码以获取通信情报的，称为破译学，总称密码学。）是解决“机密性”的核心技术，因此在这个时期，密码学得到了非常好的发展。而由于Shannon在1949年发表的论文中为对称密码学建立了理论基础，使得密码学从非科学发展成了一门科学。 然后，是计算机安全发展时期（60年代中期~80年代中期）。在1965年，美国率先提出了计算机安全（compusec）这一概念，目前国际标准化委员会的定义是“为数据处理系统和采取的技术的和管理的安全保护，保护计算机硬件、软件、数据不因偶然的或恶意的原因而遭到破坏、更改、显露。”美国国防部国家计算机安全中心的定义是“要讨论计算机安全首先必须讨论对安全需求的陈述。” 在这一时期主要关注的是“机密性、访问控制、认证”方面的问题。同时，密码学得到了快速发展：Diffiee和Hellman在1976年发表的论文《密码编码学新方向》导致了一场密码学革命，再加上1977年美国制定数据加密标准DES，标志着现代密码学的诞生。 另外，80年代的两个标志性特征分别为：计算机安全的标准化工作，计算机在商业环境中得到了应用。 随后，到了信息安全发展时期（80年代中期~90年代中期）。此时的关注点则变成了“机密性、完整性、可用性、可控性、非否认性”。在此阶段，密码学得到空前发展，社会上也涌现出大量的适用安全协议，如互联网密钥交换协议、SET协议等，而安全协议的三大理论（安全多方计算、形式化分析和可证明安全性）取得了突破性的进展。 最后，是信息安全保障发展时期（90年代中期~ ）。在这一时期主要关注“预警、保护、检测、响应、恢复、反击”整个过程。目前，人们正从组织管理体系（做顶层设计）、技术与产品体系、标准体系、法规体系、人才培养培训与服务咨询体系和应急处理体系这几个方面致力于建立信息安全保障体系。 （3）危害国家安危的信息安全问题 1.网络及信息系统出现大面积瘫痪。我们都知道，目前我们国家的网民数量非常之多，并且国家的电力系统也由网络控制，一旦网络出现大面积瘫痪，不仅无数人的个人利益受到侵害，国家的安全问题也处于水火之中。 2.网上内容与舆论失控。由目前的情况来看，由于微博等新媒体的出现，网络言论的传播速度与以往不可同日而语，一旦恶意诋毁国家领导人形象、诋毁国家组织形象的言论大肆传播，将对国人价值取向的产生十分恶劣的影响，进而威胁到国家安全。 3.网上信息引发社会危机。 4.有组织的网络犯罪。网络犯罪有隐蔽性强、难追踪这一显着特点，一旦发生有组织的网络犯罪，将会对国民的财产、信息安全和国家的信息安全造成严重威胁。 湖南科技大学2016 - 2017 学年信息安全概论考试试题 一、名词解释(15分，每个3分) 信息隐藏：也称数据隐藏，信息伪装。主要研究如何将某一机密信息隐藏于另一公开信息的载体中，然后会通过公开载体的信息传输来传递机密信息。 宏病毒：使用宏语言编写的一种脚本病毒程序，可以在一些数据处理系统中运行，存在于字处理文档、数据表格、数据库和演示文档等数据文件中，利用宏语言的功能将自己复制并繁殖到其他数据文档里。 入侵检测：通过收集和分析网络行为、安全日志、审计数据、其它网络上可以获得的信息以及计算机系统中若干关键点的信息，检查网络或系统中是否存在违反安全策略的行为和被攻击的迹象。作为一种积极主动地安全防护技术，提供了对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护，在网络系统受到危害之前拦截和响应入侵。是防火墙之后的第二道安全闸门，在不影响网络性能的情况下能对网络进行监测。 花指令：是指利用反汇编时单纯根据机器指令字来决定反汇编结果的漏洞，在不影响程序正确性的前提下，添加的一些干扰反汇编和设置陷阱的代码指令，对程序代码做变形处理。缓冲区溢出攻击：指程序运行过程中放入缓冲区的数据过多时，会产生缓冲区溢出。黑客如成功利用缓冲溢出漏洞，可以获得对远程计算机的控制，以本地系统权限执行任意危害性指令。 二、判断题（对的打√，错的打×，每题1分，共10分） 1. 基于账户名／口令认证是最常用的最常用的认证方式（√） 2. 当用户收到了一封可疑的电子邮件,要求用户提供银行账户及密码,这属于钓鱼攻击（√） 3. ＲＳＡ算法的安全性归结于离散对数问题（×） 4. 量子不可克隆定理、不确定性原理,构成了量子密码的安全性理论基础（√） 5. 访问控制的安全策略是指在某个安全区域内用语所有与安全相关活动的一套控制规则（√） 6. 反弹连接是木马规避防火墙的技术，适合动态IP入侵（×） 7. 驱动程序只能在核心态下运行（×） 8. 混沌系统生成的混沌序列具有周期性和伪随机性的特征（×） 9. 最小特权思想是指系统不应给用户超过执行任务所需特权以外的特权（√） 10. 冲击波蠕虫病毒采用UPX压缩技术，利用RPC漏洞进行快速传播（√） 三、选择题（30分，每题2分） (1) 按照密钥类型，加密算法可以分为（D ）。 A. 序列算法和分组算法 B. 序列算法和公钥密码算法 C. 公钥密码算法和分组算法 D. 公钥密码算法和对称密码算法 (2) 以下关于CA认证中心说法正确的是（C ）。 A. CA认证是使用对称密钥机制的认证方法 B. CA认证中心只负责签名，不负责证书的产生 C. CA认证中心负责证书的颁发和管理、并依靠证书证明一个用户的身份 D. CA认证中心不用保持中立，可以随便找一个用户来做为CA认证中心 (3) Web从Web服务器方面和浏览器方面受到的威胁主要来自（ D ）。 A. 浏览器和Web服务器的通信方面存在漏洞 B. Web服务器的安全漏洞 C. 服务器端脚本的安全漏洞 D. 以上全是 第二章： 密码系统 一个密码系统可以用以下数学符号描述： S = {P，C，K，E，D} P = 明文空间C = 密文空间K = 密钥空间E = 加密算法 D = 解密算法 ?当给定密钥k∈K时，加解密算法分别记作Ek、Dk，密码系统表示为 Sk = {P，C，k，Ek ，Dk} C = Ek （P） P = Dk （C）= Dk （Ek （P）） 第三章：信息认证技术及应用 三、数字签名技术 数字签名概念 在计算机网络应用过程中，有时不要求电子文档的保密性，但必须要求电子文档来源的真实性。数字签名(digital signature)是指利用数学方法及密码算法对电子文档进行防伪造或防篡改处理的技术。就象日常工作中在纸介质的文件上进行签名或按手印一样，它证明了纸介质上的内容是签名人认可过的，可以防伪造或篡改。随着计算机网络的迅速发展，特别是电子商务、电子政务、电子邮件的兴起，网络上各种电子文档交换的数量越来越多，电子文档的真实性显得非常重要。数字签名技术能有效地解决这一问题。 数字签名的功能：可以解决否认、伪造、篡改及冒充等问题 发送者事后不能否认发送的报文签名 接收者能够核实发送者发送的报文签名、接收者不能伪造发送者的报文签名、接收者不能对发送者的报文进行部分篡改 网络中的某一用户不能冒充另一用户作为发送 者或接收者。 RSA签名: 用RSA实现数字签名的方法 要签名的报文输入散列函数，输出一个定长的安全散列码，再用签名者的私有密钥对这个散列码进行加密就形成签名，然后将签名附在报文后。 验证者根据报文产生一个散列码，同时使用签名者的公开密钥对签名进行解密。如果计算得 出的散列码与解密后的签名匹配那么签名就是有效的。因为只有签名者知道私有密钥，因此只有签名者才能产生有效的签名。 17年12月考试《信息安全概论》期末大作业-0001 试卷总分:100 得分:0 一、单选题(共49 道试题,共98 分) 1.信息具有的重要性质中，不包括（） A.普遍性； B.无限性； C.相对性； D.保密性 正确答案:D 2.在建立堡垒主机时（） A.在堡垒主机上应设置尽可能少的网络服务 B.在堡垒主机上应设置尽可能多的网络服务 C.对必须设置的服务给予尽可能高的权限 D.不论发生任何入侵情况，内部网始终信任堡垒主机 正确答案:A 3.摄像设备可分为网络数字摄像机和（），可用作前端视频图像信号的采集 A.家用摄像机 B.专业摄像机 C.高清摄像机 D.模拟摄像机 正确答案:D 4.就信息安全来说，完整性是( ) A.保护组织的声誉 B.保护系统资源免遭意外损害 C.保护系统信息或过程免遭有意或意外的未经授权的修改 D.两个或多个信息系统的成功安全组合 正确答案:C 5.消息认证码是与（）相关的单向Hash函数，也称为消息鉴别码或消息校验和。 A.加密； B.密钥； C.解密； D.以上都是 正确答案:B 6.数字签名机制取决于两个过程＿＿＿。 A.加密过程和验证过程； B.Hash散列过程和签名过程； C.签名过程和验证过程； D.加密过程和Hash散列过程 正确答案:C 7.下面算法中，不属于Hash算法的是( ) 。 A.MD-4算法； B.MD-5算法 C.DSA算法； D.SHA算法。 正确答案:C 8.下面属于仿射密码的是（） A.ek(x) = x + k (mod 26)，dk(x) = y –k (mod 26) (x，y∈Z26)； B.∏= 0 1 2 3 4 ……23 24 25 0’1’2’3’4’……23’24’25’ C.P = C = Z26，且K = {（a，b）∈Z26XZ26|gcd(a，26)=1}，对k=(a，b) ∈K，定义e(x)=ax+b (mod 26)且dk(y) = a-1(y-b)(mod 26) D.对于a,b,……,z这26个字母组成的单词，不改变明文字符，但要通过重排而改变他们的位置，实现加密。 正确答案:C 9.信息技术简单地说就是( ) A.计算机、通信和情报； B.通信、控制和情报； C.计算机、通信和控制； D.计算机、控制和管理。 正确答案:C 10.微软的ProxyServer是使一台WINDOWS服务器成为代理服务器的软件。它的安装要求中不包括（） A.服务器一般要使用双网卡的主机 B.客户端需要配置代理服务器的地址和端口参数 C.当客户使用一个新网络客户端软件时，需要在代理服务器上为之单独配置提供服务 D.代理服务器的内网网卡IP和客户端使用保留IP地址 正确答案:C 11.下面属于数字签名功能的是（）。 A.发送者事后不能否认发送的报文签名； 三、名词解释题： 1、数字证书？ 答： 数字证书是一种权威性的电子文文件,由权威公正的第三方机构，即CA中心签发的证书。它以数字证书为核心的加密技术可以对网络上传输的信息进行加密和解密、数字签名和签名验证，确保网上传递信息的机密性、完整性。 2、防火墙？P181 答： 防火墙是置于两个网络之间的一组构件或一个系统，具有以下属性： (1)防火墙是不同网络或网络安全域之间信息流通过的唯一出入口，所有双向数据流必须经过它； (2)只有被授权的合法数据，即防火墙系统中安全策略允许的资料，才可以通过； (3)该系统应具有很高的抗攻击能力，自身能不受各种攻击的影响。 3、数字签名技术？ 答： 4、入侵检测？P157 答： 入侵检测(Intrusion Detection)是对入侵行为的发觉。它从计算机网络或或计算机系统的关键点收集信息并进行分析，从中发现网络或系统中是否有违反安全策略的行为和被攻击的迹象。 5、分组密码？P22 答： 分组密码是将明文消息编码后表示的数字(简称明文数字)序列x0,x1,x2,…，划分成长度为n的组x=(x0,x1,x2,…xn-1)(可看成长度为n的向量)，每组分别在密钥k=(k0,k1,k2,…kn-1)，其加密函数是E：Vn×K→Vn，Vn是n维向量空间，K为密钥空间。 6、序列密码 答： 序列密码也称为流密码(Stream Cipher)，它是对称密码算法的一种。流密码对明文加解密时不进行分组，而是按位进行加解密。流密码的基本思想是利用密钥k产生一个密钥流：z=z0z1…，并使用如下规则加密明文串x=x0x1x2…，y=y0y1y2…=ez0(x0)ez1(x1)ez2(x2)…。密钥流由密钥流发生器f产生：zi=f(k，σi)，这里的σi是加密器中的存储元件(内存)在时刻i的状态，f是由密钥k和σi产生的函数。 7、DES？P26 答： DES，Data Encryption Standard，数据加密标准，是分组长度为64比特的分组密码算法，密钥长度也是64比特，其中每8比特有一位奇偶校验位，因此有效密钥长度是56比特。DES算法是公开的，其安全性依赖于密钥的保密程度。DES加密算法为：将64比特明文数据用初始置换IP置换，得到一个乱序的64比特明文分组，然后分成左右等长的32比特，分别记为L0和R0；进行16轮完全类似的迭代运算后，将所得左右长度相等的两半L16和R16交换得到64比特数据R16L16，最后再用初始逆置换IP-1进行置换，产生密文数据组。 8、AES？P36 答： AES，Advanced Encryption Standard，高级加密标准，是一个迭代分组密码，其分组长度和密钥长度都可以改变。分组长度和密钥长度可以独立的设定为128比特、192比特或者256比特。AES加密算法框图如下： 实验三网络信息扫描实验 一、实验目的 1、通过练习使用网络端口扫描器，可以了解目标主机开放的端口和服务程序，从而获取系统的有用信息，发现网络系统的安全漏洞。在实验中，我们将练习使用Superscan网络端口扫描工具。通过端口扫描实验，增强网络安全方面的防护意识。 2、通过使用综合扫描及安全评估工具，学习如何发现计算机系统的安全漏洞，并对漏洞进行简单分析，加深对各种网络和系统漏洞的理解。在实验中，我们将练习使用流光Fluxay5和SSS。 二、实验原理 1、网络端口扫描原理 一个开放的网络端口就是一条与计算机进行通信的信道，对网络端口的扫描可以得到目标计算机开放的服务程序、运行的系统版本信息，从而为下一步的入侵做好准备。对网络端口的扫描可以通过执行手工命令实现，但效率较低；也可以通过扫描工具实现，效率很高。扫描工具是对目标主机的安全性弱点进行扫描检测的软件。它一般具有数据分析功能，通过对端口的扫描分析，可以发现目标主机开放的端口和所提供的服务，以及相应服务软件版本和这些服务及软件的安全漏洞，从而能及时了解目标主机存在的安全隐患。 扫描工具根据作用的环境不同，可分为两种类型：网络漏洞扫描工具和主机漏洞扫描工具。主机漏洞扫描工具是指在本机运行的扫描工具，以期检测本地系统存在的安全漏洞。网络漏洞扫描工具是指通过网络检测远程目标网络和主机系统所存在漏洞的扫描工具。本实验主要针对网络漏洞扫描工具进行介绍。 1）端口的基础知识 为了了解扫描工具的工作原理，首先简单介绍一下端口的基本知识。 端口是TCP协议中所定义的，TCP协议通过套接字(socket)建立起两台计算机之间的网络连接。套接字采用[IP地址：端口号]的形式来定义，通过套接字中不同的端口号可以区别同一台计算机上开启的不同TCP和UDP连接进程。对于两台计算机间的任一个TCP连接，一台计算机的一个[IP地址：端口]套接字会和另一台计算机的一个[IP地址：端口]套接字相对应，彼此标识着源端、目的端上数据包传输的源进程和目标进程。这样网络上传输的数据包就可以由套接字中的IP地址和端口号找到需要传输的主机和连接进程了。由此可见，端口和服务进程一一对应，通过扫描开放的端口，就可以判断出计算机中正在运行的服务进程。 TCP/UDP的端口号在0～65535范围之内，其中1024以下的端口保留给常用的网络服务。例如：21端口为FTP服务，23端口为TELNET服务，25端口为SMTP服务，80端口为HTTP服务，110端口为POP3服务等。 2）扫描的原理 扫描的方式有多种，为了理解扫描原理，需要对TCP协议简要介绍一下。 一个TCP头的数据包格式如图4-16所示。它包括6个标志位，其中： SYN用来建立连接； ACK为确认标志位，例如，当SYN=1,ACK=0表示请求连接的数据包；当SYN=1,ACK=1表示接受连接的数据包。 FIN表示发送端已经没有数据可传了，希望释放连接。 RST位用于复位错误的连接，比如收到的一个数据分段不属于该主机的任何一个连接， 课程编号： 课程名称：信息安全概论 英文名称：Introduction of Information Security 课程性质：学科教育（必修） 总学时：41（授课学时32，实验学时9）学分：2 适用专业： “信息安全概论”教学大纲 一、教学目标 “信息安全概论”是学科教育平台必修课，适用所有理工科专业。 本课程的教学目标是，通过本课程的学习学生应该能够认识到信息安全的重要性，了解信息安全的相关技术及知识体系，掌握加密、认证、访问控制、防火墙、入侵检测、虚拟专用网、网络攻击等信息安全技术的原理与应用；培养学生用信息安全的思维方式和方法分析问题、解决问题，使学生具有一定的信息安全保障能力，为毕业后从事信息化密码保障工作做准备。 二、教学说明 本课程的教学内容主要包括信息安全概述、网络与系统攻击技术、密码与加密技术、认证技术、访问控制技术、防火墙技术、入侵检测技术、网络安全协议与虚拟专用网技术、信息安全管理等内容。 本课程的教学内容具有涉及知识面较广，与应用联系密切以及知识更新较快等特点，因此，在具体教学过程中，使用翻转课堂、慕课等学习方式扩充课堂教学内容，使用案例分析与讨论、项目研究等方式开拓学生思路，培养学生分析问题、解决问题的能力。同时，结合信息安全领域的最新技术发展、研究成果和解决方案，对云计算、大数据、物联网等新应用下的信息安全问题进行专题研究和讨论。 本课程的教学重点是网络攻击技术以及常见信息安全技术的基本原理和实现方法。 本课程的先修课为“计算机网络”。 三、教学内容及要求 第一章信息安全概述 （一）教学内容 1．信息安全基本概念； 2．OSI安全体系结构； 3．信息安全保障； 4．信息安全领域的研究内容。 （二）教学要求 了解信息技术与产业繁荣与信息安全威胁的挑战；了解产生信息安全问题的技术原因；掌握信息安全及信息系统安全的概念；掌握OSI安全体系结构；掌握信息安全保障思想；了解我国信息安全事业的发展概况；了解信息安全领域的研究内容。 第二章密码与加密技术 （一）教学内容 1．密码学概述； 2．对称密码技术及应用； 3．公钥密码技术及应用； 4．散列函数技术及应用； 《信息安全概论》20春期末考试-00001 试卷总分:100 得分:70 一、单选题 (共 20 道试题,共 40 分) 1.信息安全CIA三元组中的A指的是 A.机密机 B.完整性 C.可用性 D.可控性 答案:C 2.在Windows安全子系统中,保存用户账号和口令等数据,为本地安全机构提供数据查询服务的是什么部件? A.GINA B.SRM C.SAM D.Winlogon 答案:C 3.以下哪种分组密码的工作模式可以并行实现? A.ECB B.CBC C.CFB D.OFB 答案:A 4.Bot病毒又称为什么? A.木马病毒 B.僵尸病毒 C.网络欺骗 D.拒绝服务 答案:B 5.CBC是指分组密码的哪种工作模式? A.电子编码本模式 B.密码分组模式 C.密码反馈模式 D.输出反馈模式 答案:B 6.攻击者通过伪造以假乱真的网站和发送诱惑受害者按攻击者意图执行某些操作的电子邮件等方法,使得受害者“自愿”交出重要信息(例如银行账户和密码)的手段称为什么? A.僵尸网络 B.缓冲区溢出 C.网络钓鱼 D.DNS欺骗 答案:C 7.在使用公钥密码算法的加密通信中,发信人使用什么来加密明文? A.发信人的公钥 B.收信人的公钥 C.发信人的私钥 D.收信人的私钥 答案:B 8.Bell-LaPaDula访问控制模型的读写原则是哪项? A.向下读，向上写 B.向上读，向上写 C.向下读，向下写 D.向上读，向下写 答案:A 9.在CC标准中,要求在设计阶段实施积极的安全工程思想,提供中级的独立安全保证的安全可信度级别为 A.EAL1 B.EAL3 C.EAL5 D.EAL7 答案:B 10.Windows系统安全架构的核心是什么? A.用户认证 B.访问控制 C.管理与审计 D.安全策略 答案:D 11.以下哪种技术可用于内容监管中数据获取过程? A.网络爬虫 B.信息加密 C.数字签名 D.身份论证 答案:A 12.IPS的含义是什么? A.入侵检测系统 B.入侵防御系统 信息安全概论--课后习题参考答案 主编：张雪锋 出版社：人民邮电出版社 第一章 1、结合实际谈谈你对“信息安全是一项系统工程”的理解。 答：该题为论述题，需要结合实际的信息系统，根据其采取的安全策略和防护措施展开论述。 2、当前信息系统面临的主要安全威胁有哪些？ 答：对于信息系统来说，安全威胁可以是针对物理环境、通信链路、网络系统、操作系统、应用系统以及管理系统等方面。通过对已有的信息安全事件进行研究和分析，当前信息系统面临的主要安全威胁包括：信息泄露、破坏信息的完整性、非授权访问（非法使用）、窃听、业务流分析、假冒、网络钓鱼、社会工程攻击、旁路控制、特洛伊木马、抵赖、重放、计算机病毒、人员不慎、媒体废弃、物理侵入、窃取、业务欺骗等。 3、如何认识信息安全“三分靠技术，七分靠管理”？ 答：该题为论述题，可以从人事管理、设备管理、场地管理、存储媒介管理、软件管理、网络管理、密码和密钥管理等方面展开论述。 第二章 1、古典密码技术对现代密码体制的设计有哪些借鉴？ 答：一种好的加密法应具有混淆性和扩散性。混淆性意味着加密法应隐藏所有的局部模式，将可能导致破解密钥的提示性信息特征进行隐藏；扩散性要求加密法将密文的不同部分进行混合，使得任何字符都不在原来的位置。古典密码中包含有实现混淆性和扩散性的基本操作：替换和置乱，这些基本操作的实现方式对现代密码体制的设计具有很好的借鉴作用。 2、衡量密码体制安全性的基本准则有哪些？ 答：衡量密码体制安全性的基本准则有以下几种： （1）计算安全的：如果破译加密算法所需要的计算能力和计算时间是现实条件所不具备的，那么就认为相应的密码体制是满足计算安全性的。这意味着强力破解证明是安全的。 （2）可证明安全的：如果对一个密码体制的破译依赖于对某一个经过深入研究的数学难题的解决，就认为相应的密码体制是满足可证明安全性的。这意味着理论保证是安全的。 （3）无条件安全的：如果假设攻击者在用于无限计算能力和计算时间的前提下，也无法破译加密算法，就认为相应的密码体制是无条件安全性的。这意味着在极限状态上是安全的。 3、谈谈公钥密码在实现保密通信中的作用。 答：基于对称密码体制的加密系统进行保密通信时，通信双方必须拥有一个共享的秘密密钥来实现对消息的加密和解密，而密钥具有的机密性使得通信双方如何获得一个共同的密钥变得非常困难。而公钥密码体制中的公开密钥可被记录在一个公共数据库里或者以某种可信的方式公开发放，而私有密钥必须由持有者妥善地秘密保存。这样，任何人都可以通过某种公开的途径获得一个用户的公开密钥，然后与其进行保密通信，而解密者只能是知道相应私钥的密钥持有者。用户公钥的这种公开性使得公钥体制的密钥分配变得非常简单，目前常用公钥证书的形式发放和传递用户公钥，而私钥的保密专用性决定了它不存在分配的问题，有效 《信息安全概论实验六》实验报告 姓名：学号： 专业班级：成绩： ====================================================================== 1.实验题目： 信息加密（二） 2.实验目的： 掌握信息加密的基本原理和方法。 3. 实验环境 计算机一台，安装软件windows 2000 server、Vmware、sniffer、vc++6.0等。 4．实验要求： 完成教材第九章课后习题7上机题。 ?恺撒密码的加密方法是把a变成D，b变成E，c换成F，依次类 推，z换成C。这样明文和密文的字母就建立一一对应的关系。加密原理其实就是：对明文加上了一个偏移值29，即“a”对应的ASCII码位97，“D” 对应的ASCII码为68，相减得到29。 ?编写程序1：实现恺撒密码加密单词“julus”。 5. 实验内容及步骤 案例9-1 DES算法的程序实现 根据DES算法的原理，可以方便的利用C语言实现其加密和解密算法。 在VC++6.0中新建基于控制台的Win32应用程序，算法如程序proj8_1.cpp所示。 设置一个密钥匙为数组char key[8]={1,9,8,0,9,1,7,2}，要加密的字符串数组是str[]="Hello"，利用Des_SetKey(key)设置加密的密钥，调用Des_Run(str, str, ENCRYPT)对输入的明文进行加密，其中第一个参数str是输出的密文，第二个参数str是输入的明文，枚举值ENCRYPT 设置进行加密运算。程序执行的结果如图8-7所示。 案例9-2 RSA算法的程序实现 根据RSA算法的原理，可以利用C语言实现其加密和解密算法。RSA算法比DES算法复杂，加解密的所需要的时间也比较长。 本案例利用RSA算法对文件的加密和解密。算法根据设置自动产生大素数p和q，并根据p 和q的值产生模(n)、公钥(e)和密钥(d)。利用VC++6.0实现核心算法，如图8-8所示。 编译执行程序，如图8-9所示。该对话框提供的功能是对未加密的文件进行加密，并可以对已经加密的文件进行解密。 知识点 信息安全目标 对称加密算法 DES密码算法 公钥密码密钥 RSA 单向散列函数 SHA安全Hash函数 数字签名 SSL记录层协议 计算机病毒特征 身份认证 口令 防火墙 第一章网络信息安全概论 安全机制 安全服务相关的安全机制（8个） 安全管理相关的安全机制（5个） 第二章密码技术 对称加密算法 DES 非对称加密 RSA Diffie-Hellman 数字签名 HASH 公开密钥算法(RSA算法) 第一个完善的公开密钥算法RSA 经受住了多年的密码分析。密码分析者既不能证明但也不能否定RSA的安全性。 其安全性基于大数分解的难度 求一对大素数的乘积很容易但是要做因式分解就难。因此可以把一对大素数的乘积公开作为公钥，而素数作为私钥。 从而从一个公开密钥和密文中恢复出明文的难度等价于分解两个大素数之积。 公开密钥n：两素数p和q的乘积(p,q必须 保密) e：与(p-1)(q-1)互素私钥d：e×d mod [ (p-1)(q-1)]=1(辗转相除法) 等价表示为d=e-1 mod [ (p-1)(q-1)] 加密：c=me mod n 解密：m=cd mod n 例子：p=47 q=71 则n=pq=3337 (p-1)(q-1)=3220 随机选取e=79 则79×d mod 3220=1 d=1019算法公开e和n，保密d，丢弃p和q 这样对于待加密的消息m=688 c=me mod n= 68879 mod 3337=1570 解密： m=cd mod n=15701019 mod 3337=688 Diffie-Hellman密钥交换 假设A选择了一个随机数Xa作为Diffiee-Hellman的指数，B选择了另一个随机数Xb。 A和B就可以通过下面的过程进行Diffie-Hellman密钥交换，并得到共享密钥gXaXb(mod p)。 ①：A→B：gXa(mod p) ②：B→A：gXb (mod p) 数字签名 证明消息确实是由发送者签发的 并且可以用于验证数据或程序的完整性 它和传统的手写签名类似，满足以下条件：收方可以确认或证实签名确实是由发方签名的 签名不可伪造 信息安全导论复习题 湖南科技大学2016 - 2017 学年信息安全概论考试试题 一、名词解释 (15 分，每个 3 分 ) 信息隐藏：也称数据隐藏，信息伪装。主要研究如何将某一机密信息隐藏于另一公开信息的 载体中，然后会通过公开载体的信息传输来传递机密信息。 宏病毒：使用宏语言编写的一种脚本病毒程序，可以在一些数据处理系统中运行，存在于字处理文档、数据表格、数据库和演示文档等数据文件中，利用宏语言的功能将自己复制并繁 殖到其他数据文档里。 入侵检测：通过收集和分析网络行为、安全日志、审计数据、其它网络上可以获得的信息以 及计算机系统中若干关键点的信息，检查网络或系统中是否存在违反安全策略的行为和被攻 击的迹象。作为一种积极主动地安全防护技术，提供了对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护，在网络系统受到危害之前拦截和响应入侵。是防火墙之后的第二道安全闸门，在不影响网络性能的情况下能对网络进行监测。 花指令：是指利用反汇编时单纯根据机器指令字来决定反汇编结果的漏洞，在不影响程序正确性的前提下，添加的一些干扰反汇编和设置陷阱的代码指令，对程序代码做变形处理。 缓冲区溢出攻击：指程序运行过程中放入缓冲区的数据过多时，会产生缓冲区溢出。黑客如成功利用缓冲溢出漏洞，可以获得对远程计算机的控制，以本地系统权限执行任意危害性指令。 二、判断题（对的打√，错的打×，每题 1 分，共 10 分） 1. 基于账户名／口令认证是最常用的最常用的认证方式（√） 2. 当用户收到了一封可疑的电子邮件, 要求用户提供银行账户及密码,这属于钓鱼攻击（√ ） 3. ＲＳＡ算法的安全性归结于离散对数问题（× ） 4. 量子不可克隆定理、不确定性原理,构成了量子密码的安全性理论基础（√ ） 5.访问控制的安全策略是指在某个安全区域内用语所有与安全相关活动的一套控制规则 （√） 6. 反弹连接是木马规避防火墙的技术，适合动态IP 入侵（×） 7. 驱动程序只能在核心态下运行（×） 8. 混沌系统生成的混沌序列具有周期性和伪随机性的特征（× ） 9. 最小特权思想是指系统不应给用户超过执行任务所需特权以外的特权（√ ） 10.冲击波蠕虫病毒采用 UPX压缩技术，利用 RPC漏洞进行快速传播（√）三、选 择题（ 30 分，每题 2 分） (1) 按照密钥类型，加密算法可以分为（ D ）。 A. 序列算法和分组算法 B. 序列算法和公钥密码算法 C. 公钥密码算法和分组算法 D. 公钥密码算法和对称密码算法 (2)以下关于 CA 认证中心说法正确的是（C ）。 A.CA 认证是使用对称密钥机制的认证方法 B.CA认证中心只负责签名，不负责证书的产生 C.CA认证中心负责证书的颁发和管理、并依靠证书证明一个用户的身份 D.CA认证中心不用保持中立，可以随便找一个用户来做为CA 认证中心 (3) Web 从 Web 服务器方面和浏览器方面受到的威胁主要来自（ D ）。 A. 浏览器和Web 服务器的通信方面存在漏洞 B. Web 服务器的安全漏洞 C. 服务器端脚本的安全漏洞 D. 以上全是 信息安全概论习题及答案 第1章概论 1．谈谈你对信息的理解. 答：信息是事物运动的状态和状态变化的方式。 2．什么是信息技术 答：笼统地说，信息技术是能够延长或扩展人的信息能力的手段和方法。 本书中，信息技术是指在计算机和通信技术支持下，用以获取、加工、存储、变换、显示和传输文字、数值、图像、视频、音频以及语音信息，并且包括提供设备和信息服务两大方面的方法与设备的总称。 也有人认为信息技术简单地说就是3C：Computer＋Communication＋Control。 3．信息安全的基本属性主要表现在哪几个方面 答：（1）完整性（Integrity） （2）保密性（Confidentiality） （3）可用性（Availability） （4）不可否认性（Non-repudiation） （5）可控性（Controllability） 4．信息安全的威胁主要有哪些 答： （1）信息泄露 （2）破坏信息的完整性 （3）拒绝服务 （4）非法使用（非授权访问） （5）窃听 （6）业务流分析 （7）假冒 （8）旁路控制 （9）授权侵犯 （10）特洛伊木 马 （11）陷阱门 （12）抵赖 （13）重放 （14）计算机病 毒 （15）人员不慎 （16）媒体废弃 （17）物理侵入 （18）窃取 （19）业务欺骗 等 5．怎样实现信息安全 答：信息安全主要通过以下三个方面： A 信息安全技术：信息加密、数字签名、数据完整性、身份鉴别、访问控制、安全数据库、网络控制技术、反病毒技术、安全审计、业务填充、路由控制机制、公证机制等； B 信息安全管理：安全管理是信息安全中具有能动性的组成部分。大多数安全事件和安全隐患的发生，并非完全是技术上的原因，而往往是由于管理不善而造成的。安全管理包括：人事管理、设备管理、场地管理、存储媒体管理、软件管理、网络管理、密码和密钥管理等。 C 信息安全相关的法律。法律可以使人们了解在信息安全的管理和应用中什么是违法行为，自觉遵守法律而不进行违法活动。法律在保护信息安全中具有重要作用对于发生的违法行为，只能依靠法律进行惩处，法律是保护信息安全的最终手段。同时，通过法律的威慑力，还可以使攻击者产生畏惧心理，达到惩一警百、遏制犯罪的效果。 第2章信息保密技术 1．为了实现信息的安全，古典密码体制和现代密码体制所依赖的要素有何不同答：古典密码体制中，数据的保密基于加密算法的保密。 现代密码体制中，数据的安全基于密钥而不是算法的保密。 2．密码学发展分为哪几个阶段各自的特点是什么 答：第一个阶段:从几千年前到1949年。 古典加密 计算机技术出现之前 密码学作为一种技艺而不是一门科学 第二个阶段：从1949年到1975年。 标志：Shannon发表“Communication Theory of Secrecy System” 密码学进入了科学的轨道 主要技术：单密钥的对称密钥加密算法 第三个阶段：1976年以后 标志：Diffie，Hellman发表了“New Directions of Cryptography” 实验成绩 《信息安全概论》实验报告 实验二PKI实验 专业班级：学号：姓名：完成时间_2016/5/18 一、实验目的 加深对CA认证原理及其结构的理解；掌握在Windows 2003 Server环境下独立根CA 的安装和使用；掌握证书服务的管理；掌握基于Web的SSL连接设置，加深对SSL的理解。 二、实验内容 客户端通过Web页面申请证书，服务器端颁发证书，客户端证书的下载与安装；停止/启动证书服务，CA备份/还原，证书废除，证书吊销列表的创建与查看；为Web服务器申请证书并安装，在Web服务器端配置SSL连接，客户端通过SSL与服务器端建立连接。 三、实验环境和开发工具 1.Windows 2003 操作系统 2.VMware Workstation 四、实验步骤和结果 CA分为两大类，企业CA和独立CA； 企业CA的主要特征如下： 1.企业CA安装时需要AD（活动目录服务支持），即计算机在活动目录中才可以。 2.当安装企业根时，对于域中的所用计算机，它都将会自动添加到受信任的根证书颁 发机构的证书存储区域； 3.必须是域管理员或对AD有写权限的管理员，才能安装企业根CA； 独立CA主要以下特征: 1.CA安装时不需要AD（活动目录服务）。 2.任何情况下，发送到独立CA的所有证书申请都被设置为挂起状态，需要管理员受 到颁发。这完全出于安全性的考虑，因为证书申请者的凭证还没有被独立CA验证； AD（活动目录）环境下安装证书服务（企业根CA）的具体步骤如下： 首先要安装IIS ，这样才可以提供证书在线申请。 1)从“控制面板”，双击“添加/删除程序”，单击“添加/删除Windows组件”，选中“证 书服务”，单击“下一步”。如图4－1所示。 图4－1添加证书服务 弹出警告信息“计算机名和域成员身份都不能更改”，选择“是” 2)选中“企业根CA”，并选中“用户自定义设置生成密钥对和CA证书”，单击“下 一步”。如图4－2所示。 江南大学现代远程教育考试大作业 考试科目:《信息安全概论》 一、大作业题目（内容） 题目：基于机器学习的IoT网络分布式拒绝服务（DDoS）攻击检测软件(或系统) 目的：目前越来越多的物联网（IoT）设备连接到互联网，但其中许多设备并不安全，进一步恶化了互联网环境。利用不安全的家用物联网设备，一些僵尸网络（如Mirai）对关键基础设施进行分布式拒绝服务（DDoS）攻击。据报道，通过物联网病毒“Mirai”实施的DDoS攻击事件感染了超过100,000个物联网设备。在其爆发的高峰期，“Mirai”僵尸网络病毒感染了40万台以上的机器人。亚马逊，Netflix，Reddit，Spotify，Tumblr和Twitter 等服务都遭到其攻击。根据绿盟科技的数据显示，目前许多传统的安全设备在设计时并没有考虑如何应对大规模的DDoS攻击，要更新这些设备需要大量资金和时间；此外，DDoS 攻击的方式多样，难以对攻击来源进行追踪，这使得DDoS攻击成为攻击者的热门选择。针对物联网DDoS攻击检测的研究迫在眉睫。 要求实现的功能：(1)不同于传统的DDoS检测方法，本项目首先通过分析DDoS攻击流量与普通流量的区别，再从DDoS攻击的特征中寻找解决方案；(2)本系统采用深度学习的方法区分正常物联网数据包和DDoS攻击数据包；(3)相比较现有的检测方法，本系统结合了深度学习算法和轻量级物联网流量特征，能在短时间内对大量的访问流量进行检测，并具有实时监测功能，准确率高达99%；(4)因为人们对物联网设备的安全问题不够重视，导致多种设备成为黑客手中的帮凶，因此本系统针对的重点是智能家居设备；5）通过在网关进行物联网流量的实时获取、实时检测，并对DDoS攻击流量进行在线分析和报警，不仅可以防止智能家居设备被感染，而且还可以防止网络中其他设备的DDoS攻击。 大作业具体要求： 1.项目必须为一个基本完整的设计； 2.项目设计报告书旨在能够清晰准确地阐述（或图示）该项目（或方案）； 3.作品报告采用A4纸撰写。除标题外，所有内容必需为宋体、小四号字、1.25倍行距； 4.项目设计报告逻辑严明、条理清晰； 5.项目设计报告不少于5页； 6.在规定时间以报告形式提交。 1 信息安全概论习题参考答案 第1章概论 1．谈谈你对信息的理解. 答：信息是事物运动的状态和状态变化的方式。 2．什么是信息技术? 答：笼统地说，信息技术是能够延长或扩展人的信息能力的手段和方法。 本书中，信息技术是指在计算机和通信技术支持下，用以获取、加工、存储、变换、显示和传输文字、数值、图像、视频、音频以及语音信息，并且包括提供设备和信息服务两大方面的方法与设备的总称。 也有人认为信息技术简单地说就是3C：Computer＋Communication＋Control。 3．信息安全的基本属性主要表现在哪几个方面? 答：（1）完整性（Integrity） （2）保密性（Confidentiality） （3）可用性（Availability） （4）不可否认性（Non-repudiation） （5）可控性（Controllability） 4．信息安全的威胁主要有哪些? 答： （1）信息泄露 （2）破坏信息的完整性 （3）拒绝服务 （4）非法使用（非授权访问） （5）窃听（6）业务流分析 （7）假冒 （8）旁路控制 （9）授权侵犯 （10）特洛伊木马 （11）陷阱门 （12）抵赖 （13）重放 （14）计算机病毒 （15）人员不慎 （16）媒体废弃 （17）物理侵入 （18）窃取 （19）业务欺骗等 5．怎样实现信息安全? 答：信息安全主要通过以下三个方面： A 信息安全技术：信息加密、数字签名、数据完整性、身份鉴别、访问控制、安全数据库、网络控制技术、反病毒技术、安全审计、业务填充、路由控制机制、公证机制等； B 信息安全管理：安全管理是信息安全中具有能动性的组成部分。大多数安全事件和安全隐患的发生，并非完全是技术上的原因，而往往是由于管理不善而造成的。安全管理包括：人事管理、设备管理、场地管理、存储媒体管理、软件管理、网络管理、密码和密钥管理等。 C 信息安全相关的法律。法律可以使人们了解在信息安全的管理和应用中什么是违法行为，自觉遵守法律而不进行违法活动。法律在保护信息安全中具有重要作用对于发生的违法行为，只能依靠法律进行惩处，法律是保护信息安全的最终手段。同时，通过法律的威慑力，还可以使攻击者产生畏惧心理，达到惩一警百、遏制犯罪的效果。 第2章信息保密技术 1．为了实现信息的安全，古典密码体制和现代密码体制所依赖的要素有何不同？ 答：古典密码体制中，数据的保密基于加密算法的保密。 现代密码体制中，数据的安全基于密钥而不是算法的保密。 2．密码学发展分为哪几个阶段？各自的特点是什么？ 二、填空题 1套 1.__数字签名技术___是实现交易安全的核心技术之一，它的实现基础就是加密技术，够实现电子文档的辨认和验证。 2.根据原始数据的来源IDS可以分为：基于主机的入侵检测和基于网络的入侵检测。 3.____PKL__是创建、颁发、管理和撤销公钥证书所涉及的所有软件、硬件系统，以及所涉及的整个过程安全策略规范、法律法规和人员的集合。 4._计算机病毒_是一组计算机指令或者程序代码，能自我复制，通常嵌入在计算机程序中，能够破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机的使用。 5.证书是PKI的核心元素,___CA__是PKI的核心执行者。 6.__蠕虫____是计算机病毒的一种，利用计算机网络和安全漏洞来复制自身的一段代码。 7._特洛伊木马__只是一个程序，它驻留在目标计算机中，随计算机启动而自动启动，并且在某一端口进行监听，对接收到的数据进行识别，然后对目标计算机执行相应的操作。 8.特洛伊木马包括两个部分：被控端和___控制端______。 9._网页病毒__是利用网页来进行破坏的病毒，它存在于网页之中，其实是使用一些脚本语言编写的一些恶意代码，利用浏览器漏洞来实现病毒的植入。 10._网页挂马_是指黑客自己建立带病毒的网站，或者入侵大流量网站，然后在其网页中植入木马和病毒，当用户浏览到这些网页时就会中毒。 1.主机不能保证数据包的真实来源，构成了IP地址欺骗的基础。( √ ) 2.DNS欺骗利用的是DNS协议不对转换和信息性的更新进行身份认证这一弱点。( √ ) 3.身份认证一般都是实时的，消息认证一般不提供实时性。 ( √ ) 4.防火墙无法完全防止传送已感染病毒的软件或文件。( √ ) 5.KV300杀病毒软件可以清除计算机内的所有病毒。( ×）改正：KV300杀病毒软件只能清除部分病毒，有些未知病毒清除不了。 1.数据包过滤的安全策略基于哪几种方式？答：（1）数据包的源地址，（2）数据包的目的地址，（3）数据包的TCP/UDP源端口，（4）数据包的TCP/UDP目的端口，（5）数据包的标志位，（6）传送数据包的协议。 2.简述包过滤技术。答：防火墙在网络层中根据数据包的包头信息有选择地允许通过和阻断。依据防火墙内事先设定的规则检查数据流中每个数据包的头部，根据数据包的源地址、目的地址、TCP/UDP源端口号、TCP/UDP目的端口号和数据包头中的各种标志位等因素来确定是否允许数据包通过。其核心是安全策略即过滤规则设计。 3.计算机病毒的特征是什么?答：1）传染性：病毒通过各种渠道从已被感染的计算机扩散 到未被感染的计算机。2）隐蔽性：病毒一般是具有很高的编程技巧的、短小精悍的一段代码，躲在合法程序当中。很难与正常程序区别开来。3）潜伏性：病毒进入系统后一般不会马上发作，可以在一段时间内隐藏起来，默默地进行传染扩散而不被发现。一旦触发条件满足就发作。4）多态性：病毒试图在每次感染时改变形态；使对它的检测变得困难。病毒代码的主要部分相同，但表达方式发生了变化。5）破坏性：病毒一旦 1信息安全概论报告
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