盘算机网络•自顶向下方法：网络安全、RSA算法

网络安全

网络安全的通用界说：
网络安满是指网络体系的硬件、软件及其体系中的数据受到掩护，不受偶然的大概恶意的缘故原由而遭到粉碎、更改、泄漏，体系连续可靠地运行，网络服务不停止。
网络中的通讯安全
秘密性:

• 报文内容的秘密性：仅发送方和盼望的吸收方可以大概明白报文的内容
  
• 通讯活动的秘密性：通讯活动或其特性不被外界察觉
  

端点辨别：

• 发送方和吸收方都可以大概证实通讯过程中涉及的另一方
  

报文完备性:

• 报文来自真实的泉源，且传输过程中未被修改
  

运行安全性：

• 网络体系正常运行，网络服务可用
  

安全攻击的范例：被动攻击
试图从体系中获取信息，但不对体系产生影响
两种范例：

• 偷听：监听并记载网络中传输的内容
  
• 流量分析：从通讯频度、报文长度等流量模式推断通讯的性子
  

安全攻击的范例：主动攻击
试图改变体系资源或影响体系的操纵
四种范例：

• 伪装：一个实体假冒另一个实体
  
• 重放：从网络中被动地获取一个数据单位，颠末一段时间后重新发送到网络中
  
• 报文修改：修改、插入、删除报文或报文部门内容
  
• 拒绝服务：克制通讯办法的正常利用或管理
  

常见的安全机制

• 加密：利用数学算法对数据举行变更，使其不易明白
  
• 辨别：通过报文交换证实一个实体的身份，以防假冒
  
• 报文完备性：验证一个报文是否可信，包罗泉源和内容
  
• 数字署名：附加在一个数据单位反面的数据，用来证实数据单位的泉源及完备性，以防伪造及诡辩
  
• 流量添补：在数据流间隙中插入比特，以挫败流量分析的筹划
  
• 访问控制：通过授权机制限定用户对资源的访问，防止越权活动
  

暗码学

暗码学术语

• 明文（plaintext）：欲加密的原始数据
  
• 密文（ciphertext）：明文经加密算法作用后的输出
  
• 密钥（key）：加密息争密时利用的参数
  
• 暗码分析（cryptanalysis）：破译密文
  
• 暗码学（cryptology）：筹划暗码和破译暗码的技能统称为暗码学
  

加密算法的分类
按照加密密钥与解密密钥是否雷同，加密算法分为：

• 对称加密算法：加密密钥与解密密钥雷同
  
• 非对称加密算法：加密密钥与解密密钥差别
  

按照明文被处理惩罚的方式，加密算法分为：

• 块暗码（分组暗码） ：每次处理惩罚一个明文块，天生一个密文块
  
• 流暗码：处理惩罚连续输入的明文流，并天生连续输出的密文流
  

传统加密方法：更换
更换暗码：

• 用密笔墨母更换明笔墨母，但字母位置稳定
  
• 例子：凯撒暗码，单字母表更换，多字母表更换
  

传统加密方法：换位
换位暗码：

• 保存明笔墨母稳定，但改变字母的位置
  
• 例子：列换位暗码
  

暗码的安全性
传统加密方法的安全性创建在算法保密的根本上
今世加密方法也利用更换和换位两种根本本领，但今世暗码学的根本原则是：加密与解密的算法是公开的，只有密钥是必要潜伏的
一个加密算法被称为是盘算安全的，假如由该算法产生的密文满足以下两个条件之一：

• 破译密文的代价凌驾信息本身的代价
  
• 破译密文所需的时间凌驾信息的有用生命期
  

今世暗码学中，暗码的安全性是通过算法的复杂性和密钥的长度来包管的
今世暗码学：非对称加密
非对称加密算法：
发送者和吸收者不共享密钥

• 发送者利用加密密钥
  
• 吸收者利用解密密钥
  

不存在密钥通报题目：

• 加密密钥是公开的
  
• 解密密钥是私有的
  

公开密钥算法的利用
每个用户天生一对加密密钥息争密密钥：

• 加密密钥放在一个公开的文件中，解密密钥妥善保管
  

当Alice盼望向Bob发送一个加密信息时：

• Alice从公开的文件中查到Bob的加密密钥，用Bob的加密密钥加密信息，发送给Bob
  
• Bob用本身的解密密钥解密信息
  

公开密钥和私有密钥：

• 公开密钥：加密密钥，由发送者利用
  
• 私有密钥：解密密钥，由吸收者利用
  

公开密钥算法应满足的条件

• 天生一对加密密钥息争密密钥是轻易的
  
• 已知加密密钥，从明文盘算出密文是轻易的
  
• 已知解密密钥，从密文盘算出明文是轻易的
  
• 从加密密钥推出解密密钥是不大概的
  
• 从加密密钥和密文盘算出原始明文是不大概的
  

RSA算法

RSA算法的加密息争密过程依赖于 公钥 和 私钥 的配对。加密息争密的密钥不是同一个，公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。RSA的安全性基于大整数分解题目：即将一个大数分解成其质因数好坏常困难的。
RSA算法步调

1. 密钥天生

• 选择两个大素数ｐ和ｑ（典范值为大于                                   1                                   0                            100                                       10^{100}                  10100）
  
• 盘算                                   n                         =                         p                         ×                         q                              n=p\times q                  n=p×q和                                   z                         ＝                         (                         p                         −                         1                         )                         ×                         (                         q                         −                         1                         )                              z＝(p-1)\times (q-1)                  z＝(p−1)×(q−1)
  
• 选择一个与 z 互质的数，令其为 d
  
• 找到一个 e 使满足                                   e                         ×                         d                         ＝                         1                         (                         m                         o                         d                         z                         )                              e\times d＝1 (mod z)                  e×d＝1(modz)
  
• 公开密钥为                                   (                         e                         ,                         n                         )                              (e, n)                  (e,n)，私有密钥为                                   (                         d                         ,                         n                         )                              (d, n)                  (d,n)
  

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2. 加密过程

利用公钥                               (                      e                      ,                      n                      )                          (e, n)               (e,n) 对明文                               M                          M               M 举行加密：

• 将明文消息                                        M                                  M                     M 转换为整数                                        m                                  m                     m ，使得$ ( 0 \leq m < n )$。
  
• 利用公钥加密公式：
                                                c                               =                                           m                                  e                                                                          m                                  o                                  d                                            n                                       c = m^e \mod n                         c=memodn
  
  
  
  •                                              c                                      c                        c是密文。
    
  
  

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3. 解密过程

利用私钥                               (                      d                      ,                      n                      )                          (d, n)               (d,n)对密文                              c                          c               c举行解密：

• 利用私钥解密公式：
                                                m                               =                                           c                                  d                                                                          m                                  o                                  d                                            n                                       m = c^d \mod n                         m=cdmodn
  
  
  
  •                                              m                                      m                        m是解密后的明文整数。
    
  
  
• 将解密后的整数                                        m                                  m                     m转换回明文消息                                        M                                  M                     M