现代密码学与应用
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大纲
• • • • 信息安全与密码技术 密码学的发展历史 密码学的基本概念 课程研究内容
2008-5-29
1
一、信息安全与密码技术
什么是信息安全？
• 信息安全：是信息系统安全的简称
– 能源、材料、信息是支撑现代社会大厦的三根 支柱。 – 信息是逻辑的、抽象的，不能脱离系统而独立 存在。 – 中文词 安全=Security + Safety
2008-5-29
作用点 信息的利用
安全属性 机密性、完整性、特殊性
信息 安全
攻击性信息 机密性、真实性、可控性、可用性、完整 （对流动的数据进 性、可靠性 行限制） 保护数据信息 软件 (操作系统、数据 库、应用系统等) 硬件 机密性、真实性、实用性、完整性、唯一 性、不可否认性、生存性 真实性、可控性、可用性、合法性、唯一 性、可追溯性、占有性、生存性、稳定性、
• Security ：指阻止人为的对安全的危害 • Safety：指阻止非人为的对安全的危害
2008-5-29
3
信息安全的要求
保密性 Confidentiality 完整性 Integrity 不可否认性 Non-reputiation 可鉴别性 Authentication 可用性 Availability
数据安全
• 主要涉及的技术：
– 对称与非对称密码技术及其硬化技术、VPN等 技术：防范信息泄密 – 认证、鉴别、PKI等技术：防范信息伪造 – 完整性验证技术：防范信息篡改 – 数字签名技术：防范信息抵赖 – 秘密共享技术：防范信息破坏
2008-5-29
16
内容安全
• 是指对信息在网络内流动中的选择性阻断，以保 证信息流动的可控能力。 • 是信息安全在法律、政治、道德层次上的要求
12
运行安全
• 对网络与信息系统的运行过程和运行状态 的保护。 • 所面对的威胁包括：非法使用资源、系统 安全漏洞利用、网络阻塞、网络病毒、越 权访问、非法控制系统、黑客攻击、拒绝 服务攻击、软件质量差、系统崩溃等； • 主要的保护方式有：防火墙与物理隔离、 风险分析与漏洞扫描、应急响应、病毒防 治、访问控制、安全审计、入侵检测、源 路由过滤、降级使用、数据备份等。
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9
信息安全的教育措施
• 信息安全的教育措施
– 对人的思想品德教育、安全意识教育、安全法 规的教育等 – 国内外的计算机犯罪事件都是人的思想品德出 问题造成的
• 信息安全是一个系统工程，必须综合采取 各种措施才能奏效
2008-5-29 10
信息安全知识体系
层次 信息 对抗 层面 信息熵 对抗 内容 安全 数据 安全 运行 安全 物理 安全
• 是指在信息的利用过程中，对信息熵的真 实性的隐藏与保护，或者攻击与分析
– 信息隐藏与发现 – 信息干扰与提取
• 所涉及的主要技术：
– 隐写技术 – 数字水印技术
2008-5ห้องสมุดไป่ตู้29
18
信息安全学科特点
• 是交叉学科：计算机、通信、数学、物理、 生物、管理、法律等； • 具有理论与实际相结合的特点 • 信息安全技术强调整体性、系统性、底层 性 • 对信息安全来说，法律、管理、教育的作 用很大，必须高度重视 • 人才是关键，人的综合素质是关键的关键！
– 政治上健康 – 符合国家法律、法规 – 符合中华民族道德规范
• 主要涉及的技术：
– 对信息的理解与分析；
• 文本识别、图像识别、流媒体识别、群发邮件识别等；
– 对信息的过滤
• 面向内容的过滤技术（CVP）、面向URL的过滤技术 （UFP）、面向DNS的过滤技术等。
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17
信息对抗
14
数据安全
• 是指对信息在数据收集、处理、存储、检 索、传输、交换、显示、扩散等过程中的 保护，使得在数据处理层面保障信息依据 授权使用，不被非法冒充、窃取、篡改、 抵赖。 • IBM公司的定义：采取措施确保数据免受未 授权的泄露、篡改和毁坏。
– 数据的秘密性、真实性和完整性 – 为了信息安全，必须采取措施，付出代价，代 2008-5-29 价就是资源(时间和空间) 15
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信息安全的技术措施
• • • • • • • • • • • 硬件系统安全 操作系统安全 密码技术 通信安全 网络安全 数据库安全 病毒防治技术 防电磁辐射技术 信息隐藏技术 数字资源保护技术 电子对抗技术
• 注意：硬件结构的安全和操作系统安全是基础，密码、网络安全等是 关键技术
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7
信息安全的管理措施
• 信息安全的管理措施
– 信息设备、机房的安全管理 – 对人的安全管理（最主要的）
• 目前，计算机网络系统安全的最大威胁之 一是缺少有效的计算机网络安全监管
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8
信息安全的法律措施
• 包括各级政府关于信息安全的各种法律、 法规
– 商用密码管理条例 – 计算机安全管理条例 – 因特网安全管理条例等
系统 安全
可靠性
机密性、可用性、完整性、生存性、稳定
性、可靠性
11
物理安全
• • • 对网络与信息系统的物理装备的保护 是信息安全的首要问题和基础之一 所涉及的主要技术：
– 加扰处理、电磁屏蔽：防范电磁泄露 – 容错、容灾、冗余备份、生存性技术：防范 随机性故障 – 信息验证：防范信号插入
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13
运行安全
• 主要涉及的技术
– 风险评估体系、安全测评体系：支持系统评估 – 漏洞扫描、安全协议：支持对安全策略的评估 与保障 – 防火墙、物理隔离系统、访问控制技术、防恶 意代码技术：支持访问控制 – 入侵检测及预警系统、安全审计技术：支持入 侵检测 – 反制系统、入侵容忍技术、审计与追踪技术、 取证技术、动态隔离技术：支持应急响应 – 业务连续性计划和灾难恢复技术 – 网络攻击技术，Phishing、Botnet、DDoS、 木马等技术的发现与反制技术 2008-5-29
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4
安全威胁
• • • • • 保密性: 窃听、业务流分析 完整性: 篡改、重放、旁路、木马 鉴别：冒充 不可否认性：抵赖 可用性：拒绝服务、蠕虫病毒、中断
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5
信息安全的措施
• 信息安全措施
– 法律措施 – 教育措施 – 管理措施 – 技术措施
• 注意：绝不能低估法律、教育、管理的作 用，许多时候它们的作用大于技术
• • • • 信息安全与密码技术 密码学的发展历史 密码学的基本概念 课程研究内容
2008-5-29
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一、信息安全与密码技术
什么是信息安全？
• 信息安全：是信息系统安全的简称
– 能源、材料、信息是支撑现代社会大厦的三根 支柱。 – 信息是逻辑的、抽象的，不能脱离系统而独立 存在。 – 中文词 安全=Security + Safety
2008-5-29
作用点 信息的利用
安全属性 机密性、完整性、特殊性
信息 安全
攻击性信息 机密性、真实性、可控性、可用性、完整 （对流动的数据进 性、可靠性 行限制） 保护数据信息 软件 (操作系统、数据 库、应用系统等) 硬件 机密性、真实性、实用性、完整性、唯一 性、不可否认性、生存性 真实性、可控性、可用性、合法性、唯一 性、可追溯性、占有性、生存性、稳定性、
• Security ：指阻止人为的对安全的危害 • Safety：指阻止非人为的对安全的危害
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信息安全的要求
保密性 Confidentiality 完整性 Integrity 不可否认性 Non-reputiation 可鉴别性 Authentication 可用性 Availability
数据安全
• 主要涉及的技术：
– 对称与非对称密码技术及其硬化技术、VPN等 技术：防范信息泄密 – 认证、鉴别、PKI等技术：防范信息伪造 – 完整性验证技术：防范信息篡改 – 数字签名技术：防范信息抵赖 – 秘密共享技术：防范信息破坏
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内容安全
• 是指对信息在网络内流动中的选择性阻断，以保 证信息流动的可控能力。 • 是信息安全在法律、政治、道德层次上的要求
12
运行安全
• 对网络与信息系统的运行过程和运行状态 的保护。 • 所面对的威胁包括：非法使用资源、系统 安全漏洞利用、网络阻塞、网络病毒、越 权访问、非法控制系统、黑客攻击、拒绝 服务攻击、软件质量差、系统崩溃等； • 主要的保护方式有：防火墙与物理隔离、 风险分析与漏洞扫描、应急响应、病毒防 治、访问控制、安全审计、入侵检测、源 路由过滤、降级使用、数据备份等。
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信息安全的教育措施
• 信息安全的教育措施
– 对人的思想品德教育、安全意识教育、安全法 规的教育等 – 国内外的计算机犯罪事件都是人的思想品德出 问题造成的
• 信息安全是一个系统工程，必须综合采取 各种措施才能奏效
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信息安全知识体系
层次 信息 对抗 层面 信息熵 对抗 内容 安全 数据 安全 运行 安全 物理 安全
• 是指在信息的利用过程中，对信息熵的真 实性的隐藏与保护，或者攻击与分析
– 信息隐藏与发现 – 信息干扰与提取
• 所涉及的主要技术：
– 隐写技术 – 数字水印技术
2008-5ห้องสมุดไป่ตู้29
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信息安全学科特点
• 是交叉学科：计算机、通信、数学、物理、 生物、管理、法律等； • 具有理论与实际相结合的特点 • 信息安全技术强调整体性、系统性、底层 性 • 对信息安全来说，法律、管理、教育的作 用很大，必须高度重视 • 人才是关键，人的综合素质是关键的关键！
– 政治上健康 – 符合国家法律、法规 – 符合中华民族道德规范
• 主要涉及的技术：
– 对信息的理解与分析；
• 文本识别、图像识别、流媒体识别、群发邮件识别等；
– 对信息的过滤
• 面向内容的过滤技术（CVP）、面向URL的过滤技术 （UFP）、面向DNS的过滤技术等。
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信息对抗
14
数据安全
• 是指对信息在数据收集、处理、存储、检 索、传输、交换、显示、扩散等过程中的 保护，使得在数据处理层面保障信息依据 授权使用，不被非法冒充、窃取、篡改、 抵赖。 • IBM公司的定义：采取措施确保数据免受未 授权的泄露、篡改和毁坏。
– 数据的秘密性、真实性和完整性 – 为了信息安全，必须采取措施，付出代价，代 2008-5-29 价就是资源(时间和空间) 15
2008-5-29 6
信息安全的技术措施
• • • • • • • • • • • 硬件系统安全 操作系统安全 密码技术 通信安全 网络安全 数据库安全 病毒防治技术 防电磁辐射技术 信息隐藏技术 数字资源保护技术 电子对抗技术
• 注意：硬件结构的安全和操作系统安全是基础，密码、网络安全等是 关键技术
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信息安全的管理措施
• 信息安全的管理措施
– 信息设备、机房的安全管理 – 对人的安全管理（最主要的）
• 目前，计算机网络系统安全的最大威胁之 一是缺少有效的计算机网络安全监管
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信息安全的法律措施
• 包括各级政府关于信息安全的各种法律、 法规
– 商用密码管理条例 – 计算机安全管理条例 – 因特网安全管理条例等
系统 安全
可靠性
机密性、可用性、完整性、生存性、稳定
性、可靠性
11
物理安全
• • • 对网络与信息系统的物理装备的保护 是信息安全的首要问题和基础之一 所涉及的主要技术：
– 加扰处理、电磁屏蔽：防范电磁泄露 – 容错、容灾、冗余备份、生存性技术：防范 随机性故障 – 信息验证：防范信号插入
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2008-5-29
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运行安全
• 主要涉及的技术
– 风险评估体系、安全测评体系：支持系统评估 – 漏洞扫描、安全协议：支持对安全策略的评估 与保障 – 防火墙、物理隔离系统、访问控制技术、防恶 意代码技术：支持访问控制 – 入侵检测及预警系统、安全审计技术：支持入 侵检测 – 反制系统、入侵容忍技术、审计与追踪技术、 取证技术、动态隔离技术：支持应急响应 – 业务连续性计划和灾难恢复技术 – 网络攻击技术，Phishing、Botnet、DDoS、 木马等技术的发现与反制技术 2008-5-29
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安全威胁
• • • • • 保密性: 窃听、业务流分析 完整性: 篡改、重放、旁路、木马 鉴别：冒充 不可否认性：抵赖 可用性：拒绝服务、蠕虫病毒、中断
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信息安全的措施
• 信息安全措施
– 法律措施 – 教育措施 – 管理措施 – 技术措施
• 注意：绝不能低估法律、教育、管理的作 用，许多时候它们的作用大于技术