信息安全基础加密

信息安全基础（加密）

信息安全概述

信息安全的任务是保护信息财产，以防止偶然的故意为之的未授权者对信息的恶意修改、破坏以及泄漏，从而导致信息无法处理，不完整、不可靠。 信息安全具有以下基本属性： （1）保密性（Confindentialy）：保证未授权者无法享用信息，信息不会被非法泄漏而扩散； （2）完整性（Integrity）：保证信息的来源、去向、内容真实无误； （3）可用性（Availability）：保证网络和信息系统随时可用； （4）可控性（Controllability）：保证信息管理者能对传播的信息及内容实施必要的控制以及管理； （5）不可否认性（Non-Repudiation）:又称不可抵赖性，保证每个信息参与者对各自的信息行为负责；其中，前三者又称为信息安全的目标——CIA。CIA又可概括为如下三点： 1.机密性
2.完整性 3.身份验证机密性：为了确保数据的机密性，就要对数据加密。为了实现数据在传输前进行加密，接收后能够对数据解密。 则必须采用对称加密。对称加密需要双方约定加密密钥。由于对称加密需要事先约定密钥，则在互联网 上无法实现密钥的安全约定。并且对称加密的密钥无法有效的管理，假如A与B、C、D、E......通讯，为
使他们之间的通讯都是安全的，A必须使用不同的密钥，随A通讯人数的增加，密钥将很难管理。综上所述
对称加密在一定程度上解决了数据机密性问题，但无法提供密钥的有效管理。
综上所述：解决机密性存在密钥无法安全约定，和无法有效管理的问题。

完整性：数据的完整性就是保证数据不被篡改。保证数据完整性的解决方案是使用单向加密算法。 单向加密算法特征： 1.输入一样，输出必然一样。
2.雪崩效应，输入微小的改变将会引起结果巨大改变。
3.定长输出，无论原始数据多长，结果长度一样。
4.不可逆。
假如：A与B通讯 A：A----->提取明文特征码------>特征码加密------>明文+特征码一起发送----->B B：B解密特征码，然后使用相同算法提取明文特征码与A的特征码比较，如果一样则说明数据是 完整的。 以上A与B之间的通讯需要一个约定好的对称加密密钥。由于互联网不存在一个安全的渠道供双方
约定对称加密密钥。要想在互联网上实现对称密钥的约定，需要协议的支撑。最著名的密钥交换协议Diffie-Hellman协议，实现原理如下：
假如A—B之间进行密钥约定过程如下：P，g(大素数，生成数)
1.A选取一个大素数P，一个生成数g,发送给B

2.A在本机内部随机选取一个数x B在本机内部随即选取一个数y （A、B相互都不知道自己选取的数）
3.A将g^x%P的结果发送给B B将g^y%P的结果发送给A （目前在网上传输的数据有P、g、g^x%P、g^y%P;由于离散对数问题，根据这四个数无法推 算出x或者y）

4.A得到的数据为g^y%P、x、g、P四个数，根据（g^y%P)^x 生成 g^xy%P作为对称密钥； B得到的数据位g^x%P、y、g、P四个数，根据（g^x%P）^y生成g^xy%P作为对称密钥；
5.之后A、B之间就可以使用g^xy%P作为对称密钥。综上所述：密钥交换协议可以很容易实现对称密钥的约定，我们可以把以上过程用软件来实现密钥的自动交换和验证数据的完整性。由于以上过程密钥是自动交换的，就会出现身份无法验证的问题。假如A、B交换密钥时，C窃取了A的数据，然后再与B交换，则B无法验证C的身份。要想保证数据的完整性，还需解决身份验证的问题。
身份验证：实现身份验证的技术是数字签名，数字签名的原理是非对称加密算法。非对称加密算法 有一个密钥对：公钥、私钥。
非对称加密算法特性： 公钥是公开的，任何人都可以看到。 私钥是私有的，只有自己知道。 利用非对称加密算法，公钥和私钥用任何一个加密，都可以用另一个解密。 公钥加密，私钥解密------>可以保证机密性。 私钥加密，公钥解密------>可以验证身份。（因为私钥只有本人自己拥有，只 要用他的公钥能解密，就能确定这个人的身份因此，私钥也可以认为是个人身份的证 明。）私钥加密，公钥解密是唯一一种可以确定消息来源的机制————数字签名。数字签名　数字签名要实现的功能是我们平常的手写签名要实现功能的扩展。平常在书面文件上签名的主要作用有两点，一是因为对自己的签名本人难以否认，从而确定了文件已被自己签署这一事实；二是因为自己的签名不易被别人模仿，从而确定了文件是真的这一事实。采用数字签名，也能完成这些功能：　　（1）确认信息是由签名者发送的；　　（2）确认信息自签名后到收到为止，未被修改过（消息的完整性）；　　（3）签名者无法否认信息是由自己发送的。 数字签名如下： 假如现在A向B发消息



简单解释： A：将明文进行摘要运算后得到摘要（消息完整性），再将摘要用A的私钥加密（身份认证），得到数字签名，将密文和数 字签名一块发给B。 B：收到A的消息后，先将密文用自己的私钥解密，得到明文。将数字签名用A的公钥进行解密后，得到正确的摘要（解密 成功说明A的身份被认证了）。 对明文进行摘要运算，得到实际收到的摘要，将两份摘要进行对比，如果一致，说明消息没有被篡改（消息完整性）。
数字证书 理解了数字签名之后，数字证书就好理解了。 由于网络上通信的双方可能都不认识对方，那么就需要第三者来介绍，这就是数字证书。 数字证书由Certificate Authority( CA 认证中心)颁发。 关于数字证书的具体描述，需要百度，目前未完全理解。记一个TODO。 图解如下： 首先A B双方要互相信任对方证书。//TODO 然后就可以进行通信了，与上面的数字签名相似。不同的是，使用了对称加密。这是因为，非对称加密在解密过程 中，消耗的时间远远超过对称加密。如果密文很长，那么效率就比较低下了。但密钥一般不会特别长，对对称加密的密 钥的加解密可以提高效率。