CISSP学习笔记：PKI和密码学应用

第七章 PKI和密码学应用

7.1 非对称密码学

对称密码系统具有共享的秘钥系统，从而产生了安全秘钥分发的问题
非对称密码学使用公钥和私钥对，无需支出复杂密码分发系统

7.1.1 公钥与私钥

7.1.2 RSA（兼具加密和数字签名）

RSA算法依赖于大质数在因素分解时固有的计算难度

7.1.3 EI Gamal

EI Gamal优点：公开发布，使用免费（扩展了Diffie-Hellman秘钥交换协议，支持消息的加解密）
缺点：算法加密的任何消息的长度都加倍

7.1.4 椭圆曲线密码系统(ECC)

1088位的RSA秘钥相当于160位的椭圆曲线密码系统的秘钥强度

7.2 散列函数

散列函数的用途：产生消息摘要
散列函数的基本要求：
1. 输入值可以是任意长度
2. 输出值具有固定长度
3. 散列函数在计算任何输入值要相对容易
4. 散列函数是单向的
5. 散列函数是不会发生冲突的

7.2.1 SHA

SHA-1不安全，SHA-2理论上不安全

7.2.2 MD2

非单向函数，已不再使用

7.2.3 MD4

MD4存在消息摘要冲突，不是安全的散列算法

7.2.4 MD5

512位的消息分组，消息摘要128位
散列函数以及生成函数值的长度

外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

7.3 数字签名

数字签名的目标
- 可以向接收方保证、消息确实来自自己申明的发送者，且实施了不可否认性
- 向接收方保证：消息在传输过程中没有改变
消息签名本身不提供隐私保护，只满足加密目标中的完整性和不可否认性

7.3.1 HMAC 基于散列的消息身份认证代码

实现了部分数字签名功能，保证了消息传输过程的完整性、但不提供不可否认性
HMAC依赖一个共享的秘钥，所以不提供不可否认性

7.3.2 数字签名标准

DSS标准加密算法
数字签名算法（DSA）
RSA算法（既能数字签名又能加密！）
椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)

7.4 公钥基础设施(PKI)

公钥加密主要优点是原本不认识的双方之间的通信变得很容易，受信任的公钥基础设施层次使这一点称为可能

7.4.1 证书

数字证书为通信双方提供了保证，保证在与之通信的人确实具有他们所宣称的身份

7.4.2 证书授权机构

证书授权机构(CA)将基础设施绑定在一起，中立的组织机构为数字证书提供公证服务

7.4.3 证书的生成与撤销

注册
- 采取某种方式向证书授权机构证明身份的过程被称为注册
验证
- 通过CA的公钥检查CA的数字签名来验证证书，接着检查证书没在CRL（证书撤销列表）
撤销
- 证书撤销原因：证书遭到破坏、证书被错误的发放、证书的细节发生变化、安全性关联发生变化
- 证书撤销的技术：
- 证书撤销列表：缺点是必须顶起下载并交叉参照，证书的撤销和通知用户撤销之间存在时间延迟
- 联机证书状态协议:解决认证撤销列表的固有延迟

7.4.4 非对称秘钥的管理

选择加密系统
选择秘钥
使用公钥加密时，一定要保证私钥的机密性
秘钥在服务一段时期后应当停止使用
秘钥备份

7.5 密码学的应用

7.5.1 便携式设备

目前主流操作系统都包括磁盘加密功能、商业工具提供额外的功能和管理能力

7.5.2 电子邮件

电子邮件规则
- 邮件机密性，加密邮件
- 邮件完整性，进行散列运算
- 邮件身份认证和完整性，进行数字化签名
- 邮件机密性、完整性、身份认证和不可否认性，对邮件加密和数字化签名
电子邮件标准
- 可靠隐私（PGP）商业版RSA、IDEA加密协议，使用MD5生成消息摘要；免费版使用Diff-Hellman秘钥交换，CAST128位的加密/解密算法以及SHA-1散列函数
- S/MIME(安全多用途互联网邮件扩展协议)：依靠X.509证书交换密码系统秘钥，这一支持AES、3DES和RSA

7.5.3 Web应用

SSL协议，SSL的目标是建立安全的通信通道
- POODLE攻击（贵宾犬攻击）的攻击表明在TLS的SSL 3.0反馈机制中存在重大缺陷，很多机构放弃对SSL的支持，依靠TLS的安全性。
隐写术和水印
- 隐写术：使用密码学技术在另一条消息内嵌入秘密消息的方法
- 水印：检测拷贝并且跟踪拷贝来源

7.5.4 数字版权管理(DRM)

音乐、电影、电子书、视频游戏、文档

7.5.5 网络连接

链路加密
- 链路加密使用软件或硬件解决在两个点之间建立一条安全隧道
- 端到端加密有终于保护双方之间的通信安全，并且可以独立于链路加密实施
- 链路加密和端到端的加密区别：链路加密中，所有的数据都会被加密，下一条重新解密然后加密，降低了路由速度，端到端的加密不加密头、尾、地址和路由数据，容易被嗅探和偷听者攻击
- SSH是一个端到端的加密
IPSec（Internet密钥交换（IKE）解决了在不安全的网络环境（如Internet）中安全地建立或更新共享密钥的问题。）
- IPSec通过公钥密码学提供加密、访问控制、不可否认性以及消息身份认证，并且一般使用IP协议
- IPSec组件：
  - 身份验证头(AH),提供完整性和不可否认性的保证、提供身份认证和访问控制，并可以防止重放攻击
  - 安全封装有效载荷(ESP) 提供数据包内容的机密性和完整性，提供有限的身份认证，防止重放攻击
- IPSec两种操作模式：
  - 运输模式：只有数据包有效载荷被加密，为对等通信设计
  - 隧道模式：整个数据包都会被加密，为网关间通信设计
ISAKMP（网络安全关联秘钥管理协议）
- 通过协商、建立、修改和删除安全关联为IPSec提供后台的安全支持服务
- ISAKMP基本要求：
  - 对通信对等进行身份关联
  - 建立并管理安全关联
  - 提供秘钥生成机制
  - 防止遭受威胁
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