数据加密模型

‘壹’ 数据加密可以在OSI七层模型中的( )完成的

表示层：是参考模型的第6层。主要功能是：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。

‘贰’ 数据加密与解密的通信模型

明文（plaintext）：作为加密输入的原始信息，用M表示。
加密算法：变换函数F。
密文（ciphertext）：明文变换结果，用C表示。

‘叁’ OSI参考模型中哪些是负责对数据的加密和解密

⑴ 物理层
这是整个OSI参考模型的最低层，其任务是提供网络的物理连接，利用物理传输介质为数据链路层提供位流传输。该层的主要任务是在通信线路上传输数据比特的电信号。物理层协议主要规定了计算机或终端和通信设备之间的接口标准，包含接口的机械、电气、功能和规程四个方面的特性。主要包括电缆、物理端口和附属设备，如双绞线、同轴电缆、接线设备（如网卡等）、串口和并口等在网络中都是工作在这个层次的。
物理层传送的基本单位是比特。典型的物理层协议如RS-232系列等。
⑵ 数据链路层
数据链路层的功能是实现无差错的传输服务。
物理层仅提供了传输能力，但信号不可避免地会出现畸变和受到干扰，造成传输错误。数据链路层的主要功能有建立和拆除数据链路；将信息按一定格式组装成帧，以便无差错地传送。此外还具有处理应答、差错控制、顺序和流量控制等功能。
数据链路层传送的基本单位是帧。其常见的协议有两类：一类是面向字符的传输控制协议，如BSC（二进制同步通信协议）；另一类是面向比特的传输控制协议，如HDLC（高级数据链路控制协议）。
⑶ 网络层
网络层属于OSI中的中间层次，从它的名字可以看出，它解决的是网络与网络之间，即网际的通信问题。网络层的主要功能是提供路由，即选择到达目标主机的最佳路径，并沿该路径传送数据包。此外，网络层还要能够消除网络拥挤，具有流量控制和拥挤控制的能力。
网络层传送的基本单位是分组（或包），X.25就是网络层的协议。
⑷ 传输层
传输层解决的是数据在网络之间的传输质量问题，用于提高网络层服务质量，如消除通信过程中产生的错误，提供可靠的端到端的数据传输，常说的网络服务质量QoS就是这一层的主要服务。
传输层传送的基本单位是报文。
⑸ 会话层
用户或进程间的一次连接称为一次会话，如一个用户通过网络登录到一台主机，或一个正在用于传输文件的连接等都是会话。会话层利用传输层来提供会话服务，负责提供建立、维护和拆除两个进程间的会话连接。当连接建立后，管理何时哪方进行操作，对双方的会话活动进行管理。
⑹ 表示层
表示层负责管理数据的编码方法，对数据进行加密和解密、压缩和恢复。并不是每个计算机都使用相同的数据编码方案，表示层提供不兼容数据编码格式之间的转换，如转换美国标准信息交换代码（ASCII）和扩展二进制交换码（EBCDIC）。
⑺ 应用层
这是OSI参考模型的最高层，它负责网络中应用程序与网络操作系统之间的联系，为用户提供各种服务，如电子邮件和文件传输等。

‘肆’ OSI参考模型中的哪层负责数据加密，解密，压缩和解压

表示层。

应用程序和网络之间的翻译官，在表示层，数据将按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。
表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。例如：在 Internet上查询你银行账户，使用的即是一种安全连接。你的账户数据在发送前被加密，在网络的另一端，表示层将对接收到的数据解密。除此之外，表示层协议还对图片和文件格式信息进行解码和编码。

‘伍’ 数据加密和数据签名的原理作用

加密可以帮助保护数据不被查看和修改，并且可以帮助在本不安全的信道上提供安全的通信方式。例如，可以使用加密算法对数据进行加密，在加密状态下传输数据，然后由预定的接收方对数据进行解密。如果第三方截获了加密的数据，解密数据是很困难的。

在一个使用加密的典型场合中，双方（小红和小明）在不安全的信道上通信。小红和小明想要确保任何可能正在侦听的人无法理解他们之间的通信。而且，由于小红和小明相距遥远，因此小红必须确保她从小明处收到的信息没有在传输期间被任何人修改。此外，她必须确定信息确实是发自小明而不是有人模仿小明发出的。

加密用于达到以下目的：

保密性：帮助保护用户的标识或数据不被读取。
数据完整性：帮助保护数据不更改。
身份验证：确保数据发自特定的一方。
为了达到这些目的，您可以使用算法和惯例的组合（称作加密基元）来创建加密方案。下表列出了加密基元及它们的用法。

加密基元 使用
私钥加密（对称加密） 对数据执行转换，使第三方无法读取该数据。此类型的加密使用单个共享的机密密钥来加密和解密数据。
公钥加密（不对称加密） 对数据执行转换，使第三方无法读取该数据。此类加密使用公钥/私钥对来加密和解密数据。
加密签名 通过创建对特定方唯一的数字签名来帮助验证数据是否发自特定方。此过程还使用哈希函数。
加密哈希 将数据从任意长度映射为定长字节序列。哈希在统计上是唯一的；不同的双字节序列不会哈希为同一个值。

私钥加密
私钥加密算法使用单个私钥来加密和解密数据。由于具有密钥的任意一方都可以使用该密钥解密数据，因此必须保护密钥不被未经授权的代理得到。私钥加密又称为对称加密，因为同一密钥既用于加密又用于解密。私钥加密算法非常快（与公钥算法相比），特别适用于对较大的数据流执行加密转换。

通常，私钥算法（称为块密码）用于一次加密一个数据块。块密码（如 RC2、DES、TrippleDES 和 Rijndael）通过加密将 n 字节的输入块转换为加密字节的输出块。如果要加密或解密字节序列，必须逐块进行。由于 n 很小（对于 RC2、DES 和 TripleDES，n = 8 字节；n = 16 [默认值]；n = 24；对于 Rijndael，n = 32），因此必须对大于 n 的值一次加密一个块。

基类库中提供的块密码类使用称作密码块链 (CBC) 的链模式，它使用一个密钥和一个初始化向量 (IV) 对数据执行加密转换。对于给定的私钥 k，一个不使用初始化向量的简单块密码将把相同的明文输入块加密为同样的密文输出块。如果在明文流中有重复的块，那么在密文流中将存在重复的块。如果未经授权的用户知道有关明文块的结构的任何信息，就可以使用这些信息解密已知的密文块并有可能发现您的密钥。若要克服这个问题，可将上一个块中的信息混合到加密下一个块的过程中。这样，两个相同的明文块的输出就会不同。由于该技术使用上一个块加密下一个块，因此使用了一个 IV 来加密数据的第一个块。使用该系统，未经授权的用户有可能知道的公共消息标头将无法用于对密钥进行反向工程。

可以危及用此类型密码加密的数据的一个方法是，对每个可能的密钥执行穷举搜索。根据用于执行加密的密钥大小，即使使用最快的计算机执行这种搜索，也极其耗时，因此难以实施。使用较大的密钥大小将使解密更加困难。虽然从理论上说加密不会使对手无法检索加密的数据，但这确实极大增加了这样做的成本。如果执行彻底搜索来检索只在几天内有意义的数据需要花费三个月的时间，那么穷举搜索的方法是不实用的。

私钥加密的缺点是它假定双方已就密钥和 IV 达成协议，并且互相传达了密钥和 IV 的值。并且，密钥必须对未经授权的用户保密。由于存在这些问题，私钥加密通常与公钥加密一起使用，来秘密地传达密钥和 IV 的值。

假设小红和小明是要在不安全的信道上进行通信的双方，他们可能按以下方式使用私钥加密。小红和小明都同意使用一种具有特定密钥和 IV 的特定算法（如 Rijndael）。小红撰写一条消息并创建要在其上发送该消息的网络流。接下来，她使用该密钥和 IV 加密该文本，并通过 Internet 发送该文本。她没有将密钥和 IV 发送给小明。小明收到该加密文本并使用预先商定的密钥和 IV 对它进行解密。如果传输的内容被人截获，截获者将无法恢复原始消息，因为截获者并不知道密钥或 IV。在这个方案中，密钥必须保密，但 IV 不需要保密。在一个实际方案中，将由小红或小明生成私钥并使用公钥（不对称）加密将私钥（对称）传递给对方。有关更多信息，请参见本主题后面的有关公钥加密的部分。

.NET Framework 提供以下实现私钥加密算法的类：

DESCryptoServiceProvider
RC2CryptoServiceProvider
RijndaelManaged

公钥加密
公钥加密使用一个必须对未经授权的用户保密的私钥和一个可以对任何人公开的公钥。公钥和私钥都在数学上相关联；用公钥加密的数据只能用私钥解密，而用私钥签名的数据只能用公钥验证。公钥可以提供给任何人；公钥用于对要发送到私钥持有者的数据进行加密。两个密钥对于通信会话都是唯一的。公钥加密算法也称为不对称算法，原因是需要用一个密钥加密数据而需要用另一个密钥来解密数据。

公钥加密算法使用固定的缓冲区大小，而私钥加密算法使用长度可变的缓冲区。公钥算法无法像私钥算法那样将数据链接起来成为流，原因是它只可以加密少量数据。因此，不对称操作不使用与对称操作相同的流模型。

双方（小红和小明）可以按照下列方式使用公钥加密。首先，小红生成一个公钥/私钥对。如果小明想要给小红发送一条加密的消息，他将向她索要她的公钥。小红通过不安全的网络将她的公钥发送给小明，小明接着使用该密钥加密消息。（如果小明在不安全的信道如公共网络上收到小红的密钥，则小明必须同小红验证他具有她的公钥的正确副本。）小明将加密的消息发送给小红，而小红使用她的私钥解密该消息。

但是，在传输小红的公钥期间，未经授权的代理可能截获该密钥。而且，同一代理可能截获来自小明的加密消息。但是，该代理无法用公钥解密该消息。该消息只能用小红的私钥解密，而该私钥没有被传输。小红不使用她的私钥加密给小明的答复消息，原因是任何具有公钥的人都可以解密该消息。如果小红想要将消息发送回小明，她将向小明索要他的公钥并使用该公钥加密她的消息。然后，小明使用与他相关联的私钥来解密该消息。

在一个实际方案中，小红和小明使用公钥（不对称）加密来传输私（对称）钥，而对他们的会话的其余部分使用私钥加密。

公钥加密具有更大的密钥空间（或密钥的可能值范围），因此不大容易受到对每个可能密钥都进行尝试的穷举攻击。由于不必保护公钥，因此它易于分发。公钥算法可用于创建数字签名以验证数据发送方的身份。但是，公钥算法非常慢（与私钥算法相比），不适合用来加密大量数据。公钥算法仅对传输很少量的数据有用。公钥加密通常用于加密一个私钥算法将要使用的密钥和 IV。传输密钥和 IV 后，会话的其余部分将使用私钥加密。

.NET Framework 提供以下实现公钥加密算法的类：

DSACryptoServiceProvider
RSACryptoServiceProvider
数字签名
公钥算法还可用于构成数字签名。数字签名验证发送方的身份（如果您信任发送方的公钥）并帮助保护数据的完整性。使用由小红生成的公钥，小红的数据的接收者可以通过将数字签名与小红的数据和小红的公钥进行比较来验证是否是小红发送了该数据。

为了使用公钥加密对消息进行数字签名，小红首先将哈希算法应用于该消息以创建消息摘要。该消息摘要是数据的紧凑且唯一的表示形式。然后，小红用她的私钥加密该消息摘要以创建她的个人签名。在收到消息和签名时，小明使用小红的公钥解密签名以恢复消息摘要，并使用与小红所使用的相同的哈希算法来散列消息。如果小明计算的消息摘要与从小红那里收到的消息摘要完全一致，小明就可以确定该消息来自私钥的持有人，并且数据未被修改过。如果小明相信小红是私钥的持有人，则他知道该消息来自小红。

请注意，由于发送方的公钥为大家所周知，并且它通常包含在数字签名格式中，因此任何人都可以验证签名。此方法不保守消息的机密；若要使消息保密，还必须对消息进行加密。

.NET Framework 提供以下实现数字签名算法的类：

DSACryptoServiceProvider
RSACryptoServiceProvider
哈希值
哈希算法将任意长度的二进制值映射为固定长度的较小二进制值，这个小的二进制值称为哈希值。哈希值是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式。如果散列一段明文而且哪怕只更改该段落的一个字母，随后的哈希计算都将产生不同的值。要找到散列为同一个值的两个不同的输入，在计算上是不可能的。

消息身份验证代码 (MAC) 哈希函数通常与数字签名一起用于对数据进行签名，而消息检测代码 (MDC) 哈希函数则用于数据完整性。

双方（小红和小明）可按下面的方式使用哈希函数来确保数据的完整性。如果小红对小明编写一条消息并创建该消息的哈希，则小明可以在稍后散列该消息并将他的哈希与原始哈希进行比较。如果两个哈希值相同，则该消息没有被更改；如果值不相同，则该消息在小红编写它之后已被更改。为了使此系统发挥作用，小红必须对除小明外的所有人保密原始的哈希值。

.NET Framework 提供以下实现数字签名算法的类：

HMACSHA1
MACTripleDES
MD5CryptoServiceProvider
SHA1Managed
SHA256Managed
SHA384Managed
SHA512Managed
随机数生成
随机数生成是许多加密操作不可分割的组成部分。例如，加密密钥需要尽可能地随机，以便使生成的密钥很难再现。加密随机数生成器必须生成无法以计算方法推算出（低于 p < .05 的概率）的输出；即，任何推算下一个输出位的方法不得比随机猜测具有更高的成功概率。.NET Framework 中的类使用随机数生成器生成加密密钥。

RNGCryptoServiceProvider 类是随机数生成器算法的实现。

‘陆’ 微信 返回的数据加密是什么加密

⑴物理层这是整个OSI参考模型的最低层，其任务是提供网络的物理连接，利用物理传输介质为数据链路层提供位流传输。该层的主要任务是在通信线路上传输数据比特的电信号。物理层协议主要规定了计算机或终端和通信设备之间的接口标准，包含接口的机械、电气、功能和规程四个方面的特性。主要包括电缆、物理端口和附属设备，如双绞线、同轴电缆、接线设备（如网卡等）、串口和并口等在网络中都是工作在这个层次的。物理层传送的基本单位是比特。典型的物理层协议如RS-232系列等。⑵数据链路层数据链路层的功能是实现无差错的传输服务。物理层仅提供了传输能力，但信号不可避免地会出现畸变和受到干扰，造成传输错误。数据链路层的主要功能有建立和拆除数据链路；将信息按一定格式组装成帧，以便无差错地传送。此外还具有处理应答、差错控制、顺序和流量控制等功能。数据链路层传送的基本单位是帧。其常见的协议有两类：一类是面向字符的传输控制协议，如BSC（二进制同步通信协议）；另一类是面向比特的传输控制协议，如HDLC（高级数据链路控制协议）。⑶网络层网络层属于OSI中的中间层次，从它的名字可以看出，它解决的是网络与网络之间，即网际的通信问题。网络层的主要功能是提供路由，即选择到达目标主机的最佳路径，并沿该路径传送数据包。此外，网络层还要能够消除网络拥挤，具有流量控制和拥挤控制的能力。网络层传送的基本单位是分组（或包），X.25就是网络层的协议。⑷传输层传输层解决的是数据在网络之间的传输质量问题，用于提高网络层服务质量，如消除通信过程中产生的错误，提供可靠的端到端的数据传输，常说的网络服务质量QoS就是这一层的主要服务。传输层传送的基本单位是报文。⑸会话层用户或进程间的一次连接称为一次会话，如一个用户通过网络登录到一台主机，或一个正在用于传输文件的连接等都是会话。会话层利用传输层来提供会话服务，负责提供建立、维护和拆除两个进程间的会话连接。当连接建立后，管理何时哪方进行操作，对双方的会话活动进行管理。⑹表示层表示层负责管理数据的编码方法，对数据进行加密和解密、压缩和恢复。并不是每个计算机都使用相同的数据编码方案，表示层提供不兼容数据编码格式之间的转换，如转换美国标准信息交换代码（ASCII）和扩展二进制交换码（EBCDIC）。⑺应用层这是OSI参考模型的最高层，它负责网络中应用程序与网络操作系统之间的联系，为用户提供各种服务，如电子邮件和文件传输等。

‘柒’ 数据量比较大应该采用什么加密技术

大数据生命周期分为数据发布、数据储存、分析和挖掘、数据使用，在这些环节中都存在数据隐私保护的问题。加密是保护数据的一个手段，但是加密之后的数据无法使用。现在的技术需要保证数据在流通使用过程中也不造成泄露，也就是限制数据的使用。

在沙龙现场，几位嘉宾也探讨了目前几种常见的数据加密技术。

差分隐私

差分隐私其实是一种度量方式。通过一群人里算出来的模型，和去除A算出来的是一样的，这样就无从判断A是否还在这群人中，就起到保护A隐私的作用。这个方法对于保护“泯然众人”的数据是有用的，但是却很难保护那些“很个性”的数据，因为这些“个性”的数据对于整体数据的计算印象很大。

多方安全计算

多方安全计算（MPC）是解决一组互不信任的参与方之间保护隐私的协同计算问题，MPC要确保输入的独立性，计算的正确性，同时不泄露各输入值给参与计算的其他成员。主要是针对无可信第三方的情况下，如何安全地计算一个约定函数的问题，在电子选举、电子投票、电子拍卖、秘密共享、门限签名等场景中有着重要的作用。

K匿名

k-匿名技术是1998 年由Samarati和Sweeney提出的，要求发布的数据中存在一定数量(至少为k)的在准标识符上不可区分的记录，使攻击者不能判别出隐私信息所属的具体个体，从而保护了个人隐私。

明略科技集团首席科学家吴信东教授举例解释，“比如，为了避免报警者受到报复，警察记录的是方圆多少距离的人打来的报警电话，通过对位置信息的泛化，保护了报警者的位置信息，但同时也会降低数据的可用性。可能警察记录是五公里以内的人打了电话，但是警察自己也找不到那个人是谁。”

什么样的数据值得保护？数据隐私保护技术就像是顺丰快递，要看寄送的东西值不值得快递费用。评估数据的价值，是比数据保护更重要的事情。数据保护问题的本质就在于我们如何对数据进行定价。

或许有人出价一万买你的隐私，你会断然拒绝；但如果是一亿呢？离开数据的定价、数据流动产生的价值和通过数据得到的服务去讨论数据隐私，其实都是比较片面的。

‘捌’ RSA加密算法原理

RSA加密算法是一种典型的非对称加密算法，它基于大数的因式分解数学难题，它也是应用最广泛的非对称加密算法，于1978年由美国麻省理工学院（MIT）的三位学着：Ron Rivest、Adi Shamir 和 Leonard Adleman 共同提出。

它的原理较为简单，假设有消息发送方A和消息接收方B，通过下面的几个步骤，就可以完成消息的加密传递：
消息发送方A在本地构建密钥对，公钥和私钥；
消息发送方A将产生的公钥发送给消息接收方B；
B向A发送数据时，通过公钥进行加密，A接收到数据后通过私钥进行解密，完成一次通信；
反之，A向B发送数据时，通过私钥对数据进行加密，B接收到数据后通过公钥进行解密。
由于公钥是消息发送方A暴露给消息接收方B的，所以这种方式也存在一定的安全隐患，如果公钥在数据传输过程中泄漏，则A通过私钥加密的数据就可能被解密。
如果要建立更安全的加密消息传递模型，需要消息发送方和消息接收方各构建一套密钥对，并分别将各自的公钥暴露给对方，在进行消息传递时，A通过B的公钥对数据加密，B接收到消息通过B的私钥进行解密，反之，B通过A的公钥进行加密，A接收到消息后通过A的私钥进行解密。
当然，这种方式可能存在数据传递被模拟的隐患，但可以通过数字签名等技术进行安全性的进一步提升。由于存在多次的非对称加解密，这种方式带来的效率问题也更加严重。

‘玖’ 什么叫网络加密算法其分为哪几类分别举例。

很负责告诉你，拷贝过来的，关键看你能不能看明白了

由于网络所带来的诸多不安全因素使得网络使用者不得不采取相应的网络安全对策。为了堵塞安全漏洞和提供安全的通信服务，必须运用一定的技术来对网络进行安全建设，这已为广大网络开发商和网络用户所共识。

现今主要的网络安全技术有以下几种：

一、加密路由器(Encrypting Router)技术

加密路由器把通过路由器的内容进行加密和压缩,然后让它们通过不安全的网络进行传输,并在目的端进行解压和解密。

二、安全内核(Secured Kernel)技术

人们开始在操作系统的层次上考虑安全性,尝试把系统内核中可能引起安全性问题的部分从内核中剔除出去,从而使系统更安全。如S olaris操作系统把静态的口令放在一个隐含文件中, 使系统的安全性增强。

三、网络地址转换器(Network Address Translater)

网络地址转换器也称为地址共享器(Address Sharer)或地址映射器,初衷是为了解决IP 地址不足,现多用于网络安全。内部主机向外部主机连接时,使用同一个IP地址;相反地,外部主机要向内部主机连接时,必须通过网关映射到内部主机上。它使外部网络看不到内部网络, 从而隐藏内部网络，达到保密作用。

数据加密(Data Encryption)技术

所谓加密(Encryption)是指将一个信息(或称明文--plaintext) 经过加密钥匙(Encrypt ionkey)及加密函数转换,变成无意义的密文( ciphertext),而接收方则将此密文经过解密函数、解密钥匙(Decryti on key)还原成明文。加密技术是网络安全技术的基石。

数据加密技术要求只有在指定的用户或网络下,才能解除密码而获得原来的数据,这就需要给数据发送方和接受方以一些特殊的信息用于加解密,这就是所谓的密钥。其密钥的值是从大量的随机数中选取的。按加密算法分为专用密钥和公开密钥两种。

专用密钥,又称为对称密钥或单密钥,加密时使用同一个密钥,即同一个算法。如DES和MIT的Kerberos算法。单密钥是最简单方式,通信双方必须交换彼此密钥,当需给对方发信息时,用自己的加密密钥进行加密,而在接收方收到数据后,用对方所给的密钥进行解密。这种方式在与多方通信时因为需要保存很多密钥而变得很复杂,而且密钥本身的安全就是一个问题。

DES是一种数据分组的加密算法,它将数据分成长度为6 4位的数据块,其中8位用作奇偶校验,剩余的56位作为密码的长度。第一步将原文进行置换,得到6 4位的杂乱无章的数据组;第二步将其分成均等两段 ;第三步用加密函数进行变换,并在给定的密钥参数条件下,进行多次迭代而得到加密密文。

公开密钥,又称非对称密钥,加密时使用不同的密钥,即不同的算法,有一把公用的加密密钥,有多把解密密钥,如RSA算法。

在计算机网络中,加密可分为"通信加密"(即传输过程中的数据加密)和"文件加密"(即存储数据加密)。通信加密又有节点加密、链路加密和端--端加密3种。

①节点加密,从时间坐标来讲,它在信息被传入实际通信连接点 (Physical communication link)之前进行;从OSI 7层参考模型的坐标 (逻辑空间)来讲,它在第一层、第二层之间进行; 从实施对象来讲,是对相邻两节点之间传输的数据进行加密,不过它仅对报文加密,而不对报头加密,以便于传输路由的选择。

②链路加密(Link Encryption),它在数据链路层进行,是对相邻节点之间的链路上所传输的数据进行加密,不仅对数据加密还对报头加密。

③端--端加密(End-to-End Encryption),它在第六层或第七层进行 ,是为用户之间传送数据而提供的连续的保护。在始发节点上实施加密,在中介节点以密文形式传输,最后到达目的节点时才进行解密,这对防止拷贝网络软件和软件泄漏也很有效。

在OSI参考模型中,除会话层不能实施加密外,其他各层都可以实施一定的加密措施。但通常是在最高层上加密,即应用层上的每个应用都被密码编码进行修改,因此能对每个应用起到保密的作用,从而保护在应用层上的投资。假如在下面某一层上实施加密,如TCP层上,就只能对这层起到保护作用。

值得注意的是,能否切实有效地发挥加密机制的作用,关键的问题在于密钥的管理,包括密钥的生存、分发、安装、保管、使用以及作废全过程。

(1)数字签名

公开密钥的加密机制虽提供了良好的保密性,但难以鉴别发送者, 即任何得到公开密钥的人都可以生成和发送报文。数字签名机制提供了一种鉴别方法,以解决伪造、抵赖、冒充和篡改等问题。

数字签名一般采用不对称加密技术(如RSA),通过对整个明文进行某种变换,得到一个值,作为核实签名。接收者使用发送者的公开密钥对签名进行解密运算,如其结果为明文,则签名有效,证明对方的身份是真实的。当然,签名也可以采用多种方式,例如,将签名附在明文之后。数字签名普遍用于银行、电子贸易等。

数字签名不同于手写签字:数字签名随文本的变化而变化,手写签字反映某个人个性特征, 是不变的;数字签名与文本信息是不可分割的,而手写签字是附加在文本之后的,与文本信息是分离的。

(2)Kerberos系统

Kerberos系统是美国麻省理工学院为Athena工程而设计的,为分布式计算环境提供一种对用户双方进行验证的认证方法。

它的安全机制在于首先对发出请求的用户进行身份验证,确认其是否是合法的用户;如是合法的用户,再审核该用户是否有权对他所请求的服务或主机进行访问。从加密算法上来讲,其验证是建立在对称加密的基础上的。

Kerberos系统在分布式计算环境中得到了广泛的应用(如在Notes 中),这是因为它具有如下的特点:

①安全性高,Kerberos系统对用户的口令进行加密后作为用户的私钥,从而避免了用户的口令在网络上显示传输,使得窃听者难以在网络上取得相应的口令信息;

②透明性高,用户在使用过程中,仅在登录时要求输入口令,与平常的操作完全一样,Ker beros的存在对于合法用户来说是透明的;

③可扩展性好,Kerberos为每一个服务提供认证,确保应用的安全。

Kerberos系统和看电影的过程有些相似,不同的是只有事先在Ker beros系统中登录的客户才可以申请服务,并且Kerberos要求申请到入场券的客户就是到TGS(入场券分配服务器)去要求得到最终服务的客户。
Kerberos的认证协议过程如图二所示。

Kerberos有其优点，同时也有其缺点，主要如下：

①、Kerberos服务器与用户共享的秘密是用户的口令字,服务器在回应时不验证用户的真实性,假设只有合法用户拥有口令字。如攻击者记录申请回答报文,就易形成代码本攻击。

②、Kerberos服务器与用户共享的秘密是用户的口令字,服务器在回应时不验证用户的真实性,假设只有合法用户拥有口令字。如攻击者记录申请回答报文,就易形成代码本攻击。

③、AS和TGS是集中式管理,容易形成瓶颈,系统的性能和安全也严重依赖于AS和TGS的性能和安全。在AS和TGS前应该有访问控制,以增强AS和TGS的安全。

④、随用户数增加,密钥管理较复杂。Kerberos拥有每个用户的口令字的散列值,AS与TGS 负责户间通信密钥的分配。当N个用户想同时通信时,仍需要N*(N-1)/2个密钥

（ 3 ）、PGP算法

PGP(Pretty Good Privacy)是作者hil Zimmermann提出的方案, 从80年代中期开始编写的。公开密钥和分组密钥在同一个系统中,公开密钥采用RSA加密算法,实施对密钥的管理;分组密钥采用了IDEA算法,实施对信息的加密。

PGP应用程序的第一个特点是它的速度快,效率高;另一个显着特点就是它的可移植性出色,它可以在多种操作平台上运行。PGP主要具有加密文件、发送和接收加密的E-mail、数字签名等。

(4)、PEM算法

保密增强邮件(Private Enhanced Mail,PEM),是美国RSA实验室基于RSA和DES算法而开发的产品,其目的是为了增强个人的隐私功能, 目前在Internet网上得到了广泛的应用,专为E-mail用户提供如下两类安全服务:

对所有报文都提供诸如:验证、完整性、防抵 赖等安全服务功能; 提供可选的安全服务功能,如保密性等。

PEM对报文的处理经过如下过程:

第一步,作规范化处理:为了使PEM与MTA(报文传输代理)兼容,按S MTP协议对报文进行规范化处理;

第二步,MIC(Message Integrity Code)计算;

第三步,把处理过的报文转化为适于SMTP系统传输的格式。

身份验证技术

身份识别(Identification)是指定用户向系统出示自己的身份证明过程。身份认证(Authertication)是系统查核用户的身份证明的过程。人们常把这两项工作统称为身份验证(或身份鉴别),是判明和确认通信双方真实身份的两个重要环节。

Web网上采用的安全技术

在Web网上实现网络安全一般有SHTTP/HTTP和SSL两种方式。

（一）、SHTTP/HTTP

SHTTP/HTTP可以采用多种方式对信息进行封装。封装的内容包括加密、签名和基于MAC 的认证。并且一个消息可以被反复封装加密。此外,SHTTP还定义了包头信息来进行密钥传输、认证传输和相似的管理功能。SHTTP可以支持多种加密协议,还为程序员提供了灵活的编程环境。

SHTTP并不依赖于特定的密钥证明系统,它目前支持RSA、带内和带外以及Kerberos密钥交换。

（二）、SSL(安全套层) 安全套接层是一种利用公开密钥技术的工业标准。SSL广泛应用于Intranet和Internet 网,其产品包括由Netscape、Microsoft、IBM 、Open Market等公司提供的支持SSL的客户机和服务器,以及诸如Apa che-SSL等产品。

SSL提供三种基本的安全服务,它们都使用公开密钥技术。

①信息私密,通过使用公开密钥和对称密钥技术以达到信息私密。SSL客户机和SSL服务器之间的所有业务使用在SSL握手过程中建立的密钥和算法进行加密。这样就防止了某些用户通过使用IP packet sniffer工具非法窃听。尽管packet sniffer仍能捕捉到通信的内容, 但却无法破译。 ②信息完整性,确保SSL业务全部达到目的。如果Internet成为可行的电子商业平台,应确保服务器和客户机之间的信息内容免受破坏。SSL利用机密共享和hash函数组提供信息完整性服务。③相互认证,是客户机和服务器相互识别的过程。它们的识别号用公开密钥编码,并在SSL握手时交换各自的识别号。为了验证证明持有者是其合法用户(而不是冒名用户),SSL要求证明持有者在握手时对交换数据进行数字式标识。证明持有者对包括证明的所有信息数据进行标识以说明自己是证明的合法拥有者。这样就防止了其他用户冒名使用证明。证明本身并不提供认证,只有证明和密钥一起才起作用。 ④SSL的安全性服务对终端用户来讲做到尽可能透明。一般情况下,用户只需单击桌面上的一个按钮或联接就可以与SSL的主机相连。与标准的HTTP连接申请不同,一台支持SSL的典型网络主机接受SSL连接的默认端口是443而不是80。

当客户机连接该端口时,首先初始化握手协议,以建立一个SSL对话时段。握手结束后,将对通信加密,并检查信息完整性,直到这个对话时段结束为止。每个SSL对话时段只发生一次握手。相比之下,HTTP 的每一次连接都要执行一次握手,导致通信效率降低。一次SSL握手将发生以下事件:

1.客户机和服务器交换X.509证明以便双方相互确认。这个过程中可以交换全部的证明链,也可以选择只交换一些底层的证明。证明的验证包括:检验有效日期和验证证明的签名权限。

2.客户机随机地产生一组密钥,它们用于信息加密和MAC计算。这些密钥要先通过服务器的公开密钥加密再送往服务器。总共有四个密钥分别用于服务器到客户机以及客户机到服务器的通信。

3.信息加密算法(用于加密)和hash函数(用于确保信息完整性)是综合在一起使用的。Netscape的SSL实现方案是:客户机提供自己支持的所有算法清单,服务器选择它认为最有效的密码。服务器管理者可以使用或禁止某些特定的密码。

代理服务

在 Internet 中广泛采用代理服务工作方式, 如域名系统(DNS), 同时也有许多人把代理服务看成是一种安全性能。

从技术上来讲代理服务(Proxy Service)是一种网关功能,但它的逻辑位置是在OSI 7层协议的应用层之上。

代理(Proxy)使用一个客户程序,与特定的中间结点链接,然后中间结点与期望的服务器进行实际链接。与应用网关型防火墙所不同的是,使用这类防火墙时外部网络与内部网络之间不存在直接连接,因此 ,即使防火墙产生了问题,外部网络也无法与被保护的网络连接。

防火墙技术

(1)防火墙的概念

在计算机领域,把一种能使一个网络及其资源不受网络"墙"外"火灾"影响的设备称为"防火墙"。用更专业一点的话来讲,防火墙(FireW all)就是一个或一组网络设备(计算机系统或路由器等),用来在两个或多个网络间加强访问控制,其目的是保护一个网络不受来自另一个网络的攻击。可以这样理解,相当于在网络周围挖了一条护城河,在唯一的桥上设立了安全哨所,进出的行人都要接受安全检查。

防火墙的组成可以这样表示:防火墙=过滤器+安全策略(+网关)。

(2)防火墙的实现方式

①在边界路由器上实现;
②在一台双端口主机(al-homed host)上实现;
③在公共子网(该子网的作用相当于一台双端口主机)上实现,在此子网上可建立含有停火区结构的防火墙。

(3)防火墙的网络结构

网络的拓扑结构和防火墙的合理配置与防火墙系统的性能密切相关,防火墙一般采用如下几种结构。
①最简单的防火墙结构
这种网络结构能够达到使受保护的网络只能看到"桥头堡主机"( 进出通信必经之主机), 同时,桥头堡主机不转发任何TCP/IP通信包, 网络中的所有服务都必须有桥头堡主机的相应代理服务程序来支持。但它把整个网络的安全性能全部托付于其中的单个安全单元,而单个网络安全单元又是攻击者首选的攻击对象,防火墙一旦破坏,桥头堡主机就变成了一台没有寻径功能的路由器,系统的安全性不可靠。

②单网端防火墙结构

其中屏蔽路由器的作用在于保护堡垒主机(应用网关或代理服务) 的安全而建立起一道屏障。在这种结构中可将堡垒主机看作是信息服务器,它是内部网络对外发布信息的数据中心,但这种网络拓扑结构仍把网络的安全性大部分托付给屏蔽路由器。系统的安全性仍不十分可靠。

③增强型单网段防火墙的结构

为增强网段防火墙安全性,在内部网与子网之间增设一台屏蔽路由器,这样整个子网与内外部网络的联系就各受控于一个工作在网络级的路由器,内部网络与外部网络仍不能直接联系,只能通过相应的路由器与堡垒主机通信。

④含"停火区"的防火墙结构

针对某些安全性特殊需要, 可建立如下的防火墙网络结构。 网络的整个安全特性分担到多个安全单元, 在外停火区的子网上可联接公共信息服务器,作为内外网络进行信息交换的场所。

网络反病毒技术

由于在网络环境下,计算机病毒具有不可估量的威胁性和破坏力, 因此计算机病毒的防范也是网络安全性建设中重要的一环。网络反病毒技术也得到了相应的发展。

网络反病毒技术包括预防病毒、检测病毒和消毒等3种技术。(1) 预防病毒技术,它通过自身常驻系统内存,优先获得系统的控制权,监视和判断系统中是否有病毒存在,进而阻止计算机病毒进入计算机系统和对系统进行破坏。这类技术是:加密可执行程序、引导区保护、系统监控与读写控制(如防病毒卡)等。(2)检测病毒技术,它是通过对计算机病毒的特征来进行判断的技术,如自身校验、关键字、文件长度的变化等。(3)消毒技术,它通过对计算机病毒的分析,开发出具有删除病毒程序并恢复原文件的软件。

网络反病毒技术的实施对象包括文件型病毒、引导型病毒和网络病毒。

网络反病毒技术的具体实现方法包括对网络服务器中的文件进行频繁地扫描和监测;在工作站上采用防病毒芯片和对网络目录及文件设置访问权限等。

随着网上应用不断发展,网络技术不断应用,网络不安全因素将会不断产生，但互为依存的，网络安全技术也会迅速的发展,新的安全技术将会层出不穷，最终Internet网上的安全问题将不会阻挡我们前进的步伐