网络安全通信（加密算法）

Posted 2021-01-08

一、网络七层模型

https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%83%E5%B1%82%E6%A8%A1%E5%9E%8B/1441391

应用层
网络服务与最终用户的一个接口。
协议有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP
表示层
数据的表示、安全、压缩。（在五层模型里面已经合并到了应用层）
格式有，JPEG、ASCll、DECOIC、加密格式等
会话层
建立、管理、终止会话。（在五层模型里面已经合并到了应用层）
对应主机进程，指本地主机与远程主机正在进行的会话
传输层
定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验。
协议有：TCP UDP，数据包一旦离开网卡即进入网络传输层
网络层
进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择。
协议有：ICMP IGMP IP（IPV4 IPV6） ARP RARP
数据链路层
建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验 [2] 等功能。（由底层网络定义协议）
将比特组合成字节进而组合成帧，用MAC地址访问介质，错误发现但不能纠正。
物理层
建立、维护、断开物理连接。（由底层网络定义协议）

二、网络安全和解决方案

2.1 安全的目标

保密性：confidentiality
完整性：integrity
可用性：availability

2.2 ×××类型

威胁保密性的×××：窃听、通信量分析；
威胁完整性的×××：更改、伪装、重放、否认
威胁可用性的×××：拒绝服务（DoS）

2.3 解决方案

1）技术：加密、数字签名、访问控制、数据完整性、认证交换、流量填充、路由控制等
加密和解密：
传统加密方法：替代加密方法、置换加密方法
现代加密方法：现代块加密方法

2）服务：用于抵御×××的服务，也即是为了上述安全目标而特地设计的安全服务
认证机制
访问控制机制
数据保密性：连接保密性、无连接保密性、选择域保密性、流量保密性
数据完整性
不可否认性

三、密钥算法和协议

3.1 对称加密

特性：
    1、加密、解密使用同一个密钥；
    2、将原始数据分割成为固定大小的块，逐个进行加密；
缺陷：
    1、密钥过多；
    2、密钥分发困难；
算法：DES、3DES、AES

3.2 公钥加密

公钥：从私钥中提取产生；可公开给所有人；pubkey
私钥：通过工具创建，使用者自己留存，必须保证其私密性；secret key；
特点：
    1）密钥分为公钥与私钥
    2）用公钥加密的数据，只能使用与之配对儿的私钥解密；反之亦然；
用途：
    数字签名：主要在于让接收方确认发送方的身份；
    密钥交换：发送方用对方公钥加密一个对称密钥，并发送给对方；
    数据加密
算法：RSA， DSA， ELGamal

3.3 单向加密

即提出数据指纹；只能加密，不能解密；
特性：
    1）定长输出、
    2）雪崩效应；
功能：完整性；
算法：md5（128位），sha1（160位）

3.4 密钥交换

DH（Deffie-Hellman）
                A：p（大质数）, g（取模）
                B：p, g
A(发送): x  --> p^x%g ==> B
A(接收): (p^y%g)^x=p^yx%g

B(发送): y --> p^y%g ==> A
B(接收): (p^x%g)^y=p^xy%g
在网络上传递是时P,B,X,Y；但只有A/B能解密。此时可以完成密钥交换功能。

3.5 举例说明

一次通信，三种加密算法（A和B进行通信，A发信息给B）

    A:加密
        1）对数据单向加密0，提取特征码；
        2）用A的私钥1加密特征码附加在数据前面；
        3）再用一个对称密钥2把整个文件（数据+2过程的结果）加密；
        4）用B的公钥3加密，加密3过程的对称密钥，附加在（结果的前面）

    B：解密
        1）用B的私钥3解密这个密钥。（A发的消息，只能B能解开）
        2）用这个秘钥2，解密这个数据（明文+加密特征码）
        3）用A的公钥1解密加密的特征码
        4）用同样的单向加密算法0，提取特征码。对比两个特征码。