盛立军《计算机网络技术基础》课件第八章

8.2 网络加密技术
面对网络安全的各种威胁，防止网络传输信息被非法获取或破坏成为Internet安全技 术的重要内容。数据加密成为实现数据机密性保护的主要方法。
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8.2.1 数据加密技术概述
数据加密是通过某种函数进行变换，将正常的数据报文（称为明 文）转变为密文（也称为密码）的方法。解密是加密的逆操作。用来 将明文转换为密文或将密文转换为明文的算法中输入的参数称为密钥。 加密技术一般分为对称加密技术和非对称加密技术两类。对称加 密技术是指加密和解密使用同一密钥。非对称加密技术是指加密和解 密使用不同的密钥，分别称为“公钥”和“私钥”，两种密钥必须同 时使用才能打开相应的加密文件。公钥可以完全公开，而私钥只有持 有人持有。
8.1 网络安全基础
概括起来，一个安全的计算机网络应具有以下特征。
（1）完整性 • 指网络中的信息 安全、精确和有 效，不因种种不 安全因素而改变 信息原有的内容、 形式和流向，确 保信息在存储或 传输过程中不被 修改、破坏或丢 失。 （2）保密性 • 指网络上的保密 信息只供经过允 许的人员，以经 过允许的方式使 用，信息不泄露 给未授权的用户、 实体或过程，或 供其利用。 （3）可用性 • 指网络资源在需 要时即可使用， 不因系统故障或 误操作等使资源 丢失或妨碍对资 源的使用。 （4）不可否认性 • 指面向通信双方 信息真实统一的 安全要求，包括 收、发方均不可 抵赖。 （5）可控性
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技术。
8.1 网络安全基础
（3）访问控制 • 是网络安全防范和保护的主要策略，其任务是保证网络资源不被非法使用和非法访问， 也是维护网络系统安全、保护网络资源的重要手段。 （4）攻击防范
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• 通过加密、安装入侵检测系统以及防火墙可以有效地防止攻击。
1983 年，美国国防部公布了可信计算机系统评估准则 TC-SECNCSC。1985年，又公布了可信网络说明（TNI）。TC-SEC-NCSC将 计算机系统安全等级分为4类7个等级，即D、C1、C2、B1、B2、B3 与A1。其中，D级系统的安全要求最低，A1级系统的安全要求最高。
8.2 网络加密技术
8.2.2 数字签名
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数字签名技术
现实生活中的书信或文件是根据亲笔签名或印章来证明其真实性。那么在计算机网络 中传送的文件又如何盖章呢？这就要使用数字签名。 数字签名是一种信息认证技术，它利用数据加密技术、数据变换技术，根据某种协议 来产生一个反映被签署文件和签署人的特征，以保证文件的真实性和有效性，同时也可用 来核实接收者是否存在伪造、篡改文件的行为。简单地说，数字签名就是只有信息的发送 者才能产生的别人无法伪造的一段数字串，这段数字串同时也是对信息的发送者发送信息 真实性的一个有效证明。
8.2 网络加密技术
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对称加密技术
对称加密技术采用的是对称加密算法。该技术的特点是在保密通信系统中发送者和接收 者之间的密钥必须安全传送，而且双方通信所用的密钥必须妥善保管。 对称密码技术的安全性依赖于以下两个因素：第一，加密算法必须是足够强的，仅仅基 于密文本身去解加密信息在实践上是不可能的；第二，加密方法的安全性依赖于密钥的秘密 性，而不是算法的秘密性。 对称密码具有加密速度快，保密度高等优点，在军事、外交以及商业领域得到了广泛应 用。在公开的计算机网络上采用对称密钥加密体系，其最薄弱的环节是如何安全地传送和保 管密钥。 在对称加密技术中，最为著名的算法是IBM公司研发的数据加密标准（Data Encryption Standard）分组算法。DES使用64位密钥，经过16轮的迭代、乘积变换、压缩变化等处理， 产生64位的密文数据。
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网络病毒
病毒对计算机系统和网络安全造成了极大的威胁，病毒在发 作时通常会破坏数据，使软件的工作不正常或瘫痪；有些病毒的 破坏性更大，它们甚至能破坏硬件系统。随着网络的使用，病毒 传播的速度更快，范围更广，造成的损失也更加严重。据统计， 目前70%的病毒发生在网络中。联网计算机的病毒传播速度是单 机的20倍，网络服务器杀毒花费的时间是单机的40倍。
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• 指对信息的传播 及内容具有控制 能力。
8.1 网络安全基础
8.1.2 网络面临的安全威胁
安全威胁是某个人、物、事或概念对某个资源的机密性、完整性、可用性和合法性所造成 的危害。目前，网络面临的安全威胁主要有以下几个方面。
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黑客的恶意攻击
“黑客（Hacker）”对于大家来说并不陌生，他们是一群利用自己的技术专长专门攻击网 站和计算机而不暴露身份的计算机用户。事实上，黑客中的大部分人不伤害别人，但是也会 做一些不应该做的事情；部分黑客不顾法律与道德的约束，由于寻求刺激、被非法组织收买 或对某个企业、组织报复心理，而肆意攻击与破坏一些企业、组织的计算机网络，这部分黑 客对网络安全有很大的危害。由于现在还缺乏针对网络犯罪卓有成效的反击和跟踪手段，使 得黑客们善于隐蔽，攻击“杀伤力”强，这是网络安全的主要威胁。
8.3 防火墙技术
防火墙作为内网和外网之间的屏障， 控制内网和外网的连接，实质就是隔离内 网与外网，并提供存取控制和保密服务， 使内网有选择地与外网进行信息交换。内 网通常称为可信赖的网络，而外网被称为 不可信赖的网络。所有的通信，无论是从 内部到外部，还是从外部到内部，都必须 经过防火墙，如图 8-1 所示。防火墙是不 同网络或网络安全域之间信息的唯一出入 口，能根据企业的安全策略控制出入网络 的信息流，且本身具有较强的抗攻击能力。 防火墙既可以是一台路由器、一台计算机， 也可以是由多台主机构成的体系。
身份认证技术
身份认证是指对用户身份的正确识别和校验，它包括识别和验证两方面的内容。识别 是指要明确访问者的身份，为了区别不同的用户，每个用户使用的标识各不相同。验证则 是指在访问者声明其身份后，系统对他的身份的检验，以防止假冒。身份认证是防止主动 攻击的重要技术，目前广泛使用的认证方法有口令验证、信物验证和利用个人独有的特性 进行验证等。
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网络内部安全问题
除了上述可能对网络安全构成威胁的因素，还有一些威胁主要 是来自网络内部。例如，源结点用户发送信息后不承认，或是目的 结点接收信息后不承认，即出现抵赖问题。又例如，合法用户有意 或无意做出对网络、信息安全有害的行为，这些行为主要包括：有 意或无意泄露网络管理员或用户口令；违反网络安全规定，绕过防 火墙私自与外部网络连接，造成系统安全漏洞；超越权限查看、修 改与删除系统文件、应用程序与数据；超越权限修改网络系统配置， 造成网络工作不正常；私自将带有病毒的磁盘等拿到企业网络中使 用。这类问题经常出现并且危害性极大。
网络安全是指网络系统的硬件、软件及数据受到保护，不遭受偶然的或者恶意的破坏、更 改、泄露，系统能够连续、可靠、正常地运行，网络服务不中断。从本质上讲，网络安全问 题主要就是网络信息的安全问题。凡是涉及网络上信息的保密性、完整性、可用性、真实性 和可控性的相关技术和理论，都是网络安全的研究领域。 网络安全的具体含义会随着“角度”的变化而变化。例如，从用户（个人、企业等）的角 度来说，他们希望涉及个人隐私或商业利益的信息在网络上传输时受到机密性、完整性和真 实性的保护，避免其他人窃听、冒充、篡改和抵赖。又例如，从管理者角度来说，他们希望 对本地网络信息的访问、读写等操作受到保护和控制，避免出现“陷门”、病毒、非法存取、 拒绝服务和网络资源非法占用和非法控制等威胁，制止和防御网络黑客的攻击。
了解网络安全的概念、网络面临 的威胁以及网络安全的内容。
了解数据加密技术、数字签名技 术和身份认证技术。
学 习 目 标
了解防火墙技术。
了解计算机防病毒技术。
8.1 网络安全基础
随着计算机技术和通信技术的高速发展，网络的开放性、互连性、共享性程度的扩 大，网络中的安全问题也日趋严重。
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8.1.1 网络安全概述
8.1 网络安全基础
8.1.3 网络安全的内容
计算机网络安全主要有以下一些内容。 （1）保密 • 指信息系统防止信息非法泄露的特性，即信息只限于授权用户使用。保密性主要通过信 息加密、身份认证、访问控制、安全通信协议等技术实现。信息加密是防止信息非法泄 露的最基本手段。 （2）鉴别 • 允许数字信息的接收者确认发送人的身份和信息的完整性。鉴别是授权的基础，用于识 别是否是合法用户以及是否具有相应的访问权限。口令认证和数字签名是最常用的鉴别
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非对称加密技术
ห้องสมุดไป่ตู้
非对称加密技术使用非对称加密算法，也称为公用密钥算法。在非对称加密算法中，用作 加密的密钥与用作解密的密钥不同，而且解密密钥不能根据加密密钥计算出来。 在网络上传输采用对称加密技术的加密文件时，当把密钥告诉对方时，很容易被其他人窃 听到。而非对称加密方法有两个密钥，且其中的“公钥”是公开的，收件人解密时只要用自 己的“私钥”即可解密，由于“私钥”并没有在网络中传输，这样就避免了密钥传输可能出 现的安全问题。 非对称密码技术成功地解决了计算机网络安全的身份认证、数字签名等问题，推动了包括 电子商务在内的一大批网络应用的不断深入和发展。非对称加密算法的典型代表是 RSA算法。 在实际应用过程中，通常利用两种密钥体制的长处，采用二者相结合的方式对信息进行加 密。例如，对实际传输的数据采用对称加密技术，这样数据传输速度较快；为了防止密钥泄 露，传输密钥时采用非对称加密技术加密，使密钥的传送有了安全的保障。
8.1 网络安全基础
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计算机网络系统的漏洞与缺陷
计算机网络系统的运行一定会涉及计算机硬件与操作系统、 网络硬件与软件、数据库管理系统、应用软件，以及网络通信协 议等。各种计算机硬件与操作系统、应用软件都会存在一定的安 全问题，它们不可能是百分之百无缺陷或无漏洞的。TCP/IP协议 是Internet使用的基本协议，该协议中也会找到被攻击者利用的漏 洞。这些缺陷和漏洞恰恰是黑客进行攻击的首选目标。