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网络安全:原理、策略与技术详解
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更新于2024-07-17
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网络安全是现代信息技术时代的核心议题,它涵盖了计算机科学、网络技术、通信技术、密码技术、信息安全技术等多个领域的专业知识。随着互联网的飞速发展,人们的生活和工作越来越依赖于网络,但同时也面临着诸如计算机犯罪、黑客攻击、恶意软件和数据泄露等严峻挑战。网络安全的目标是保护网络系统的硬件、软件和数据免受任何形式的破坏、篡改或未经授权的访问,确保系统的稳定运行和网络服务的持续可用性。 在OSI(开放系统互连)参考模型中,网络安全策略在各层次中发挥关键作用: 1. 物理层:作为连接设备的基础,物理层通过防窃听技术如物理隔离和信号加密,确保数据在传输过程中的原始完整性。 2. 数据链路层:通过通信保密机进行链路加密,保护数据在两个节点之间的传输过程中不被窃取或篡改。 3. 网络层:防火墙技术在这里起到核心作用,它监控并控制信息流,防止未经授权的进出,并且可能采用安全隧道(如IPSec)来加密网络数据。 4. 传输层:这是网络服务的直接接口,传输层安全协议如SSL(Secure Sockets Layer)确保了数据在TCP/IP连接中的安全传输,提供了加密、认证和数据完整性的保障。SSL协议不仅用于HTTP,还适用于其他多种应用协议。 网络安全是一个多层次、多维度的防护体系,需要综合运用各种技术手段,包括但不限于加密、身份验证、访问控制、入侵检测和预防等,以达到保护用户隐私、防止数据泄露、打击网络犯罪的目的。随着技术的不断进步,网络安全的研究也在不断深化,新的威胁和防御策略将不断出现,以适应日益复杂的网络环境。
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图 9-1 一般的密码系统示意图
密码算法是加密和解密变换的一些公式、法则或程序,多数情况下是一些数学函数。
密码算法规定了明文和密文之间的变换规则。加密时使用的算法叫加密算法,解密时使用
的算法叫解密算法。
密钥(Key)是进行数据加密或解密时所使用的一种专门信息(工具),可看成是密
码中的参数,可用 K 表示。加密时使用的密钥叫加密密钥,解密时使用的密钥叫解密密钥。
密码系统是由算法、明文、密文和密钥组成的可进行加密和解密信息的系统。
数据加密就是利用加密密钥,对明文按照加密算法的规则进行变换,得到密文的过程。
解密就是利用解密密钥,对密文按照解密算法的规则进行变换,得到明文的过程。
通常,一个密钥加密系统包括以下几个部分:
① 消息空间 M(Message)
② 密文空间 C(Ciphertext)
③ 密钥空间 K(Key)
④ 加密算法 E(EncryptionAlgorithm)
⑤ 解密算法 D(DecryptionAlgorithm)
消息空间中的消息 M(称之为明文)通过由加密密钥 K
1
控制的加密算法加密后得到密文
C。密文 C 通过解密密钥 K
2
控制的解密算法又可恢复出原始明文 M。即:
EK
1
(M)=C
DK
2
(C)=M
DK
2
(EK
1
(M))=M
在图 9-1 所示的加/解密系统模型中,当算法的加密密钥能够从解密密钥中推算出来,
或反之,解密密钥可以从加密密钥中推算出来时,称此算法为对称算法,也称秘密密钥算
法或单密钥算法;当加密密钥和解密密钥不同并且其中一个密钥不能通过另一个密钥推算
出来时,称此算法为公开密钥算法。
9.2.1 对称密钥密码体制与 DES 算法
对称密钥密码体制也叫传统密钥密码体制,其基本思想就是“加密密钥和解密密钥相
同或相近”,由其中一个可推导出另一个。使用时两个密钥均须保密,因此该体制也叫单密
钥密码体制或私有密钥密码体制。对称密钥密码体制模型如图 9-2 所示。
图 9-2 对称密钥密码系统模型
对称密钥密码体制的工作流程是:假定A和B是两个系统,二者决定进行保密通信;
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