信息安全期末复习知识点

信息安全复习知识点

一、选择：（30分）

信息特征，

信息最基本的特征为：

信息来源于物质，又不是物质本身；它从物质的运动中产生出来，又可以脱离源物质而寄生于媒体物质，相对独立地存在。

信息也来源于精神世界

信息与能量息息相关

信息是具体的，并且可以被人（生物、机器等）所感知、提取、识别，可以被传递、储存、变换、处理、显示检索和利用

信息安全的属性，

信息安全的基本属性主要表现在以下几个方面

1．完整性--信息在存储或传输的过程中保持未经授权不能改变的特性，防止数据被非法用户篡改。

2．保密性--信息不被泄露给未经授权者的特性,保证机密信息不被窃听，或窃听者不能了解信息的真实含义。

3．可用性--信息可被授权者访问并按需求使用的特性,保证合法用户对信息和资源的使用不会被不正当地拒绝。

4．不可否认性--所有参与者都不可能否认或抵赖曾经完成的操作和承诺.

防止用户否认其行为，这一点在电子商务中是极其重要的。

5．可控性（Controllability）--对信息的传播及内容具有控制能力的特性信息技术的3C，

信息技术(Information Technology)简单地说就是3C，Computer（计算机）、Communication （通信）和Control（控制），即

IT = Computer + Communication + Control

凯撒加密法

传统密码学起源于古代的密码术。早在古罗马时代恺撒大帝就采用“替代”方法加密自己发布的命令，这种“替代”加密方法被称为“恺撒加密法”。传统密码学的基本原理可以归结为两条对数据处理的方法：替代和换位。

恺撒加密法是将明文中的每个字母用该字母对应的后续第3个字母替代，这里假定字母按照字母表顺序循环排列，即明文中的字母a对应密文中的字母D，明文中的字母x对应密文中字母A。例如

明文：attack after dark

密文：DWWDFN DIWHU GDUN

如果假定每个英文字母对应一个数值(例如a = 1, b = 2), 并且对于每个明文字母p经过凯撒密码处理后得到密文字母C, 则凯撒密码加密算法可以表示为

C = E(p) = (p + 3) mode 26

凯撒密码的解密算法可以表示为

p = D(C) = (C - 3) mod 26

明文: a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

密文: D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

理解Hash函数的用途、概念，

Hash函数也称为杂凑函数或散列函数，其输入为一可变长度x，返回一固定长度串，该串被称为输入x的Hash值（消息摘要），还有形象的说法是数字指纹。

因为Hash函数是多对一的函数，所以一定将某些不同的输入变化成相同的输出。这就要求给定一个Hash值，求其逆是比较难的，但给定的输入计算Hash值必须是很容易的，因此也称Hash函数为单向Hash函数。

Hash函数一般满足以下几个基本需求：

（1）输入x可以为任意长度；

（2）输出数据长度固定；

（3）容易计算，给定任何x，容易计算出x的Hash值H(x)；

（4）单向函数：即给出一个Hash值，很难反向计算出原始输入；

（5）唯一性：即难以找到两个不同的输入会得到相同的Hash输出值（在计算上是不可行的）

其他性质

Hash值的长度由算法的类型决定，与输入的消息大小无关，一般为128或者160位。常用的单向Hash算法有MDS、SHA-l等。

Hash函数的一个主要功能就是为了实现数据完整性的安全需要。

Hash函数可以按照其是否有密钥控制分为两类：一类有密钥控制，以表示，为密码Hash函数；另一类无密钥控制，为一般Hash函数。

关于Hash函数的安全性设计的理论主要有两点：一个是函数的单向性，二是函数影射的随机性。

攻击Hash函数的典型方法

生日攻击的基本观点来自于生日问题：在一个教室里最少有多少学生时，可使得在这个教室里至少有两个学生的生日在同一天的概率不小于50%？这个问题的答案是23。这种攻击不涉及Hash算法的结构，可用于攻击任何Hash算法。目前为止，能抗击生日攻击的Hash值至少要达到128bit。

中途相遇攻击这是一种选择明文/密文的攻击，主要是针对迭代和级连的分组密码体制设计的Hash算法。

常见的Hash函数：MD4算法、MD5算法、SHA算法

理解身份鉴别

三种方式判定

一是根据你所知道的信息来证明你的身份（what you know）；

二是根据你所拥有的东西来证明你的身份(what you have)；

三是直接根据你独一无二的身体特征来证明你的身份(who you are) 。

常用身份识别技术

一类是基于密码技术的各种电子ID身份识别技术，基于这种技术的数字证书和密码都存在被人盗窃、拷贝、监听获取的可能性

解决办法：数字证书的载体可以采用特殊的、不易获取或复制的物理载体，如指纹、虹膜等。

另一类是基于生物特征识别的识别技术。

PKI支持的服务，

核心服务

认证：认证即为身份识别与鉴别，即确认实体是其所申明的实体，鉴别其身份的真伪。鉴别有两种：其一是实体鉴别，实体身份通过认证后，可获

得某些操作或通信的权限；其二是数据来源鉴别，它是鉴定某个指定的数据是否来源于某个特定的实体，是为了确定被鉴别的实体与一些特定数据有着不可分割的联系。

完整性：完整性就是确认数据没有被修改，即数据无论是在传输还是在存储过程中经过检查没有被修改。采用数据签名技术，既可以提供实体认证，也可以保证被签名数据的完整性。完整性服务也可以采用消息认证码，即报文校验码MAC。

保密性：又称机密性服务，就是确保数据的秘密。PKI的机密性服务是一个框架结构，通过它可以完成算法协商和密钥交换，而且对参与通信的实体是完全透明的。

支撑服务

不可否认性服务：指从技术上用于保证实体对它们的行为的诚实性。最受关注的是对数据来源的不可否认，即用户不能否认敏感消息或文件不是来源于它；以及接收后的不可否认性，即用户不能否认它已接收到了敏感信息或文件。此外，还包括传输的不可否认性、创建的不可否认性以及同意的不可否认性等。

安全时间戳服务：用来证明一组数据在某个特定时间是否存在，它使用核心PKI服务中的认证和完整性。一份文档上的时间戳涉及到对时间和文档的Hash值的数字签名，权威的签名提供了数据的真实性和完整性。

公证服务：PKI中运行的公证服务是“数据认证”含义。也就是说，CA 机构中的公证人证明数据是有效的或正确的，而“正确的”取决于数据被验证的方式。

PKI管理对像，

一个完整的PKI系统对于数字证书的操作通常包括证书颁发、证书更新、证书废除、证书和CRL的公布、证书状态的在线查询、证书认证等。

PKI主要包括四个部份：

X.509格式的证书和证书撤销列表CRL；

CA/RA操作协议；

CA管理协议；

CA政策制定。

对象：公钥密码证书管理

数字证书库

密钥备份及恢复系统

证书作废系统

应用接口（API）

包过滤型防火墙原理，

包过滤型防火墙即在网络中的适当的位置对数据包实施有选择的通过，选择依据，即为系统内设置的过滤规则（通常称为访问控制列表），只有满足过滤规则的数据包才被转发到相应的网络接口，其余数据包则被丢弃。

理解Biba模型与BLP模型，

BLP（[Bell and LaPadula，1976）模型是典型的信息保密性多级安全模型，主要应用于军事系统。Bell-LaPadula模型通常是处理多级安全信息系统的设计基础，客体在处理绝密级数据和秘密级数据时，要防止处理绝密级数据的程序把信息泄露给处理秘密级数据的程序。BLP模型的出发点是维护系统的

保密性，有效地防止信息泄露，这与后面讨论的维护信息系统数据完整性的Biba模型正好相反。

Biba模型（Biba,1977）在研究BLP模型的特性时发现，BLP模型只解决了信息的保密问题，其在完整性定义存在方面有一定缺陷。BLP模型没有采取有效的措施来制约对信息的非授权修改，因此使非法、越权篡改成为可能。考虑到上述因素，Biba模型模仿BLP模型的信息保密性级别，定义了信息完整性级别，在信息流向的定义方面不允许从级别低的进程到级别高的进程，也就是说用户只能向比自己安全级别低的客体写入信息，从而防止非法用户创建安全级别高的客体信息，避免越权、篡改等行为的产生。Biba模型可同时针对有层次的安全级别和无层次的安全种类。

理解DOS攻击，

DoS攻击，其全称为Denial of Service，又被称为拒绝服务攻击。直观地说，就是攻击者过多地占用系统资源直到系统繁忙、超载而无法处理正常的工作，甚至导致被攻击的主机系统崩溃。攻击者的目的很明确，即通过攻击使系统无法继续为合法的用户提供服务。实际上，DoS攻击早在Internet 普及以前就存在了。当时的拒绝服务攻击是针对单台计算机的，简单地说，就是攻击者利用攻击工具或病毒不断地占用计算机上有限的资源，如硬盘、内存和CPU等，直到系统资源耗尽而崩溃、死机。

DoS攻击具有各种各样的攻击模式，是分别针对各种不同的服务而产生的。它对目标系统进行的攻击可以分为以下3类:

①消耗稀少的、有限的并且无法再生的系统资源。

②破坏或者更改系统的配置信息。

③对网络部件和设施进行物理破坏和修改。

理解计算机病毒及其主要来源，

病毒是一段具有自我复制能力的代理程序，它将自己的代码写入宿主程序的代码中，以感染宿主程序，每当运行受感染的宿主程序时病毒就自我复制，然后其副本感染其他程序，如此周而复始。它一般隐藏在其他宿主程序中，具有潜伏能力，自我繁殖能力，被激活产生破坏能力。

计算机病毒：所谓计算机病毒，是一种在计算机系统运行过程中能够实现传染和侵害的功能程序。一种病毒通常含有两个功能：一种功能是对其它程序产生“感染”；另外一种或者是引发损坏功能，或者是一种植入攻击的能力。

计算机病毒不是天然存在的，是某些人利用计算机软、硬件所固有的脆弱性，编制具有特殊功能的程序。自从Fred Cohen博士于1983年11月成功研制了第一种计算机病毒（Computer Virus）以来，计算机病毒技术正以惊人速度发展，不断有新的病毒出现。从广义上定义，凡能够引起计算机故障，破坏计算机数据的程序统称为计算机病毒。依据此定义，诸如逻辑炸弹，蠕虫等均可称为计算机病毒。

来源：

1．引进的计算机系统和软件中带有病毒。

2．各类出国人员带回的机器和软件染有病毒。

3．一些染有病毒的游戏软件。

4．非法拷贝中毒。

5．计算机生产、经营单位销售的机器和软件染有病毒。

6．维修部门交叉感染。

7．有人研制、改造病毒。

8．敌对分子以病毒进行宣传和破坏。

9．通过国际计算机网络传入的。

理解SET协议，

为了实现更加完善的即时电子支付，SET协议应运而生。SET协议（Secure Electronic Transaction），被称之为安全电子交易协议，是由Master Card和Visa联合Netscape，Microsoft等公司，于1997年6月1日推出的一种新的电子支付模型。SET协议是B2C上基于信用卡支付模式而设计的，它保证了开放网络上使用信用卡进行在线购物的安全。SET主要是为了解决用户，商家，银行之间通过信用卡的交易而设计的，它具有的保证交易数据的完整性，交易的不可抵赖性等种种优点，因此它成为目前公认的信用卡网上交易的国际标准。

理解Kerberos工作过程

1、请求票据－许可票据：客户c向Kerberos认证中心（KDC）申请可以

访问票据中心TGS

2、票据－票据许可

3、请求服务器票据

4、服务器票据

5、请求服务

数据库攻击手段

针对数据库的攻击有多种方式，最终目标是控制数据库服务器或者得到对数据库的访问权限。主要的数据库攻击手段包括：

1. 弱口令入侵

2. SQL注入攻击

3. 利用数据库漏洞进行攻击

二、填空（20分）

理解DES算法，

数据加密标准，英文缩写DES，是迄今为止应用最为广泛的标准化加密算法之一。

DES是美国国家标准局(NBS，现在更名为美国国家标准与技术学会NIST)于1977年标准化的一种传统密码学加密算法。

DES是在国际商用机器(IBM)公司于1973年提出的一种加密方法的基础上，经过美国国家安全局(NSA)的验证和修改后标准化的加密方法。

较短的密钥长度是DES算法的安全弱点。

DES加密算法总体上是比较容易了解的一种加密算法。虽然其中具体的“替代”和“换位”的处理函数还是比较复杂，但是，这并不妨碍对DES 加密算法的理解。

DES算法处理过程沿时间轴纵向可以分成前期处理、16次循环处理、后期处理部分，横向可以分成数据处理和密钥处理两个部分。

三重DES算法，简称为TDES、TDEA或者3DES

DES算法最大弱点是密钥长度太短，DES算法的另外一个缺陷是在软件中运行的效率较低。

S-盒作用，

DES的S-盒具有很强的防范攻击的能力。这说明更改的S-盒是增强了DES 的安全性

理解RSA安全基础，（p68）

RSA是最流行的一种加密标准，许多产品的内核中都有RSA的软件和类库。

安全性分析

由于只有签名者知道d，由RSA体制知道，其他人不能伪造签名，但可易于证实所给任意对，其是否为消息和相应签名构成的合法对。

密钥分配相关简写，

用户安全部分（Use rSecurity Component，USC）

密钥托管部分（Key Escrow Component，KEC）

政府监听部分（数据恢复部分（Data Recovery Component，DRC）），

法律授权部分（Court Authorization Component，CAC）

外部攻击部分（Outsider Attack Component，OAC

密钥分发中心（Key Distribuion Center，KDC）；

密钥转换中心（Key Translation Center，KTC）

访问控制三要素，

访问控制包括三个要素，即：主体、客体和控制策略。

访问控制系统三个要素之间的行为关系，可以使用三元组（S，O，P）来表示，其中S表示主体，O表示客体，P表示许可。

信任模型的三个基本类型，

层次信任模型

网状信任模型

对等信任模型

入侵检测相关简写

入侵检测（Intrusion Detection）

审计跟踪记录可以用来协助入侵检测工作。如果将审计的每一笔记录都进行上下文分析，就可以实时发现或是过后预防入侵检测活动。实时入侵检测可以及时发现非法授权者对系统的非法访问，也可以探测到病毒扩散和网络攻击。

故障分析（Problem Analysis）

审计跟踪可以用于实时审计或监控。

三、简答：（30分）

1.什么是信息技术?

2.简述什么是数字签名。

3密钥管理系统涉及到密钥管理的哪些方面？

4什么是访问控制？访问控制包括哪几个要素？

5什么是自主访问控制？什么是强制访问控制？这两种访问控制有什么区别？6网络攻击模型将攻击过程划分为哪几个阶段？

7网络安全模型P2DR模型有哪几个环节？

8对操作系统的攻击有哪些方面的手段？

9检测计算机病毒的方法有哪些？

1.什么是信息技术?

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。

2.简述什么是数字签名。

答：数字签名就是通过一个单向函数对要传送的报文进行处理得到的用以认证报文来源并核实报文是否发生变化的一个字母数字串,该字母数字串被成为该消息的消息鉴别码或消息摘要，这就是通过单向哈希函数实现的数字签名；在公钥体制签名的时候用户用自己的私钥对原始数据的哈希摘要进行加密所得的数据，然后信息接收者使用信息发送者的公钥对附在原始信息后的数字签名进行解密后获得哈希摘要，并通过与用自己收到的原始数据产生的哈希摘要对照，便可确信原始信息是否被篡改，这样就保证了数据传输的不可否认性。这是公钥签名技术。

3. 密钥管理系统涉及到密钥管理的哪些方面？

答：密钥分配，密钥注入，密钥存储，密钥更换，密钥吊销。

4.什么是访问控制？访问控制包括哪几个要素？

访问控制是指主体依据某些控制策略或权限对客体本身或是其资源进行的不同授权访问。

访问控制包括三个要素，即：主体、客体和控制策略。

主体：是可以对其它实体施加动作的主动实体，简记为S。

客体：是接受其他实体访问的被动实体, 简记为O。

控制策略：是主体对客体的操作行为集和约束条件集, 简记为KS。

5 什么是自主访问控制？什么是强制访问控制？这两种访问控制有什么区别？

自主访问控制模型是根据自主访问控制策略建立的一种模型，允许合法用户以用户或用户组的身份访问策略规定的客体，同时阻止非授权用户访问客体，某些用户还可以自主地把自己所拥有的客体的访问权限授予其它用户。

强制访问控制模型是一种多级访问控制策略，它的主要特点是系统对访问主体和受控对象实行强制访问控制，系统事先给访问主体和受控对象分配不同的安全级别属性，在实施访问控制时，系统先对访问主体和受控对象的安全级别属性进行比较，再决定访问主体能否访问该受控对象。

区别：自主访问控制模型中，用户和客体资源都被赋予一定的安全级别，用户不能改变自身和客体的安全级别，只有管理员才能够确定用户和组的访问权限；强制访问控制模型中系统事先给访问主体和受控对象分配不同的安全级别属性，通过分级的安全标签实现了信息的单向流通。

6.网络攻击模型将攻击过程划分为哪几个阶段？

共8个阶段：攻击身份和位置隐藏；目标系统信息收集；弱点信息挖掘分析；目标使用权限获取；攻击行为隐藏；攻击实施；开辟后门；攻击痕迹清除。

7..对操作系统的攻击有哪些方面的手段？

（1）针对认证的攻击（2）基于漏洞的攻击（3）直接攻击（4）被动攻击（5）攻击成功后恶意软件的驻留

8.网络安全模型P2DR模型有哪几个环节？

四个环节：安全策略（P），检测(D)，响应(R)，防护(p)

9.检测计算机病毒的方法有哪些？

（1）外观检测法（2）特征代码法（3）虚拟机技术（4）启发式扫描技术

四、计算题（20分）（多看课件中讲过的例题）

恺撒算法

采用恺撒算法加密明文“meet you at six”

栅栏加密算法

按照围栏方法对前面举例中的明文“attack after dark”的加密过程如下所示。经过加密之后的密文就是一串没有意义的字符串：“ATCATRAKTAKFEDR”。

采用围栏算法加密明文“meet you at six”。

思考：是否可以将恺撒算法和围栏算法两种算法结合，产生一个新的加密算法？如果可以，请用新算法加密以上明文。

矩阵加密算法

围栏加密算法比较简单, 容易被破译. 更加复杂的换位加密可以将报文逐行写成一个n×m矩阵, 然后按照某个定义的列序列, 逐列读出字母.

这种列的先后排序就构成了换位加密的密钥

25134即按阵中第2、5、1、3、4列的顺序形成密文

采用矩阵加密法加密明文“meet you at six”，请采用3×4矩阵，密钥为3142。RSA加密算法（课本P44）

例1：选取p=3, q=5，则n=15，（p-1）*（q-1）=8。选取e=11（大于p和q的质数），通过d * 11 = 1 mod 8，计算出d =3。

假定明文为整数13。则密文C为

C = Me mod n

= 1311 mod 15

= 1,792,160,394,037 mod 15

= 7

复原明文P为：

P = Cd mod n

= 73 mod 15

= 343 mod 15

= 13

课堂练习：用RSA算法加密时，已知公钥是（e=7，n=20），私钥是（d=3，n=20），用公钥对消息M=3加密，得到的密文是：。

解答

n=20,d=3,e=7

加密C=Memod n=37mod 20=2187 mod 20=7

解密M=Cdmod n=73mod 20=343 mod 20=3

例2 选择p = 47，q = 59，n = 47 * 59 = 2773，d = 157。(n) = 46 * 58 = 2668，e计算如下：

2668 = 157 * 16 + 156 = 157 * 17 – 1

这样，可知e = 17