密码学:密码算法与协议9787121434174

1.1密码学在信息安全中的作用

信息安全涉及的范围很广，无论在军事方面，还是日常生活方面，都会涉及信息安全的问题。就计算机通信而言，其处理的信息可以归纳成两类：一类是仅在计算机内部处理和存储的信息：另一类是在计算机之间相互传递的信息。对于仅在计算机内部处理和存储的信息，希望不被非法人员访问，即禁止非法用户读取计算机内的信息；对于后一类，发送者希望能够控制在公开信道上传输的信息具有完整性和不可伪造性等。

1.1.1信息安全面临的威胁

信息安全面临多方面的威胁，如意外事故、自然灾害及人为恶意攻击等。人为恶意攻击是有目的的ữ坏，可以分为干动攻击和被动攻击。主动攻击是指以各种方式有选择地破坏信息（如修改、删除、伪造、添加、重传、乱序、冒充及传播病毒等）。被动攻击是指在不干扰信息系统正常工作的情况下，进行截获、窃取、破译和业务流量分析等。

人为恶意攻击主要有下列8种手段。

（1）窃听：攻击者通过监视网络数据获得敏感信息。

（2）重传：攻击者事先截获部分或全部信息，再将此信息发送给接收者。

（3）伪造：攻击者伪造一个信息，将伪造的信息以他人身份发送给接收者。

（4）篡改：攻击者对合法用户之间的通信信息进行修改、删除、插入，再发送给接收者。

（5）行为否认：通信实体否认已经发生的行为。

（6）拒绝服务攻击：攻击者通过某种方法使系统响应变慢甚至瘫痪，阻止合法用户获得服务。

（7）非授权访问：不按照设定的安全策略要求使用网络或计算机资源的行为都可以看作非授权访问。非授权访问主要有假冒、身份攻击、非法用户进入网络系统进行违法操作，以及合法用户以未授权方式进行操作等形式。

（8）传播病毒：迪过网络传播计算机病毒，其破坏性非常大，而且难以防范。例如众所周知的CIH病毒、“爱虫”病毒，都具有极大的破坏性。

人为恶意攻击具有智能性、严重性、隐蔽性和多样性等特性。

（1）智能性：指恶意攻击者大都具有相当高的专业技术和熟练的操作技能，对攻击的环境经过了周密的预谋和精心策划。

（2）严重性：指涉及金融资产的网络信息系统受到恶意攻击，往往由于资金损失巨大而使金融机构和企业蒙受重大损失，甚至破产，同时也给社会稳定带来负面影响。

（3）隐蔽性：指人为恶意攻击的隐蔽性很强，不易引起怀疑，破案的技术难度大。在一般情况下，其犯罪的证据存在于软件的数据和信息资料之中，若无专业知识很难获取侦破证据。相反，犯罪行为人却可以很容易地毁灭证据。计算机犯罪现场也不像传统犯罪现场那样明显。

（4）多样性：指随着互联网的迅速发展，网络信息系统中的恶意攻击也随之发展变化。

出于经济利益的巨大诱惑，近年来，各种恶意攻击主要集中于电子商务和电子金融领域。攻击手段日新月异，目的包括偷税漏税、利用自动结算系统洗钱，以及在网络上进行营利性的商业间谍活动等。

信息安全面临的威胁也可能来自人为的无意失误。例如，操作员安全配置不当、用户安全意识不强、用户口令选择不慎、用户将自己的账号随意转借他人或与别人共享等都会给网络安全带来威胁。事实上，人为恶意攻击虽然会造成重大后果，但更多的安全事件其实是由于人们缺乏安全意识或管理不善造成的。

1.1.2信息安全需要的基本安全服务

要想使通信系统尽可能地正常工作，需要提供几个基本安全服务：保密性、完整性、不可否认性及可用性服务。

（1）保密性：保密性指信息不被非指定对象获得。信息的保密性需求来自消息使用的环境要求，如军队、民事机构等部门对访问人员的限制。特别是军队，通信或军事指挥部门的信息不能被敌方获得。为了达到对信息获取人员的限制，需要对信息的存储和传输提供保密性服务，使没有权限的人员不能获得这些保密信息。

密码技术是提供保密性的有效机制。密码技术通过变换，把数据内容变换成不易读懂的数据，同时又能够让授权的用户恢复出原来的数据。

（2）完整性：完整性指数据来源的完整性和数据内容的完整性。数据来源的完整性包含数据来源的准确性和可信性。数据内容的完整性指接收到的数据与正确来源生成的数据的一致性。

（3）不可否认性：不可否认性指数据的生成者或发送者不能对自己做过的事进行抵赖。

当发送者对发送过的消息进行否认时，第三方能够对发送者的行为进行判断、裁决。

密码技术能够为上述服务提供基本保院，还能够提供其他更多的安全服务，如访问控制、身份认证等。

1.2密码学导引

1.2.1密码学历史

密码学是一门古老的学科，它通过把人们能够读懂的消息变换成不易读懂的消息来隐藏消息内容，使窃听者无法理解消息的内容，同时又能让合法用户把变换的结果还原成能够读懂的消息。