系统可靠性分析

• 概念
  • 平均无故障时间
    • MTTF = 1/失效率
  • 平均故障修复时间
    • MTTR=1/修复率
  • 平均故障间隔时间
    • MTBF=MTTF+MTTR
  • 系统可用性
    • MTTF/(MTTF+MTTR)*100%
• 计算
  • 串联系统
    • 一个设备不可靠，整个系统崩溃
    • R=R1R2Rn
  • 并联系统
    • 所有设备不可靠，整个系统崩溃
    • R=1-(1-R1)(1-R2)(1-Rn)
  • 混合系统
    • 划分串并联

计算机安全（网络安全）

• 五大要素
  • 保密性
    • 确保信息不暴露给未授权的实体，包括最小授权原则
    • 防暴露
    • 信息加密
    • 物理加密
  • 完整性
    • 保证数据传输过程中是准确无误的，接收和发送的数据相同
    • 安全协议
    • 校验码
    • 密码校验
    • 数字签名
    • 公证
  • 可用性
    • 保证合法的用户能以合法的手段来访问数据
    • 综合保障
      • IP过滤
      • 业务流控制
      • 路由选择控制
      • 审计跟踪
  • 可控性
    • 控制授权范围内的信息流向及行为方式，整个网络处于可控状态下
  • 不可抵赖性
    • 信息数据参与者不能否认自己发送的数据，参与者身份真实有效
• 安全威胁
  • 重放攻击（ARP）
    • 所截获的某次合法的通信数据拷贝，出于非法的目的而被重新发送
  • 拒绝服务（DOS）
    • 对信息或其他资源的合法访问被无条件阻止，例如：大负载攻击
  • 窃听
    • 窃取系统中的信息紫苑和敏感信息
  • 业务流分析
    • 统计分析对参数研究，发现有价值的信息和规律
  • 信息泄露
    • 信息泄露给某个非授权的实体
  • 破坏信息的完整性
    • 数据被非授权地进行增删、修改或破坏而受到损失
  • 非授权访问
    • 某一资源被某个非授权的人、或非授权方式使用

加密和认证技术

保密性

• 明文
  • 实际传输的真正数据
• 密文
  • 经过加密之后的数据
• 加密
  • 将明文转换为密文的过程
• 解密
  • 将密文转换为明文的过程
• 加密算法
  • 公开的
  • 两大规则
    • 代换：转换成完全不同的其他数据
    • 置换：打乱明文顺序，进行重新置换
• 密钥
  • 加密和解密过程中使用的密码，是隐藏的

对称加密技术

• 又称为共享密钥加密技术
• 对数据的加密和解密的密钥（密码）是相同的
• 属于不公开密钥加密算法
• 缺点
  • 加密安全性不高
    • 因为只有一个密钥
  • 密钥分发困难
    • 密钥还需要传输给接收方，也要考虑保密性等问题
• 优点
  • 加密速度快，非常适合大数据的加密
• 常见的对称加密算法
  • DES
    • 替换+移位
    • 56位密钥
    • 64位数据块
    • 速度快、密钥易产生
  • 3DES（三重DES）
    • 两个56位的密钥K1、K2
    • 加密：K1加密>K2解密>K1加密
    • 解密：K1解密>K2加密>K1解密
  • AES
    • 高级加密标准
    • 区块加密标准
    • 替代DES
  • RC-5
    • RSA加密算法
  • IDEA算法
    • RSA加密算法
    • 64位数据块
    • 比DES加密性好

非对称加密技术

• 又称为公开密钥加密技术
• 各个用户分别有一对密钥（发送方和接收方一共4个密钥）
  • 公钥
    • 公开的
    • 所有用户都知道
  • 私钥
    • 保密：只有自己知道，接收方也不知道
• 规则
  • 使用公钥加密，只能对应的私钥能解密
  • 使用私钥加密，同样只能对应的公钥可以解密
• 优点
  • 数据保密性好
  • 不用分发解密的密钥
• 缺点
  • 加密速度慢
  • 密钥多
  • 计算量大
  • 不适合加密大数据
• 常用的非对称加密算法
  • RSA
    • 512位（或1024位）密钥
    • 计算量极大
    • 难破解
  • Elgamal
    • 基础是Diffie-Hellnam密钥交换算法
  • ECC
  • 背包算法
  • Rabin
  • D-H

数字信封原理

• 非对称加密算法加密密钥
• 数据内容使用对称加密算法加密

信息摘要-完整性

• 概念
  • 一段数据的特征信息
  • 数据发生改变，信息摘要也会发生改变
  • 发送方：将数据和信息摘要一起传给接收方
  • 接收方：接收方根据接收到的数据重新生成一个信息摘要
    • 摘要相同：数据正确
    • 摘要不同：数据不正确
  • 信息摘要由哈希函数生成
• 特点
  • 不论数据多长，都会产生固定长度的信息摘要
  • 任何不同的输入数据，都会产生不同的信息摘要
  • 单向性
    • 只能由数据生成信息摘要
    • 不能由信息摘要还原数据
  • 发送方发送的数据和信息摘要都被篡改
    • 接收方无法判断
    • 解决方案：数字签名
• 算法
  • MD5
    • 产生128位的输出
  • SHA
    • 安全散列算法
    • 产生160位的输出
    • 安全性更高

数字签名-不可抵赖性

• 信息摘要
  • 保证数据传输过程的保密性和完整性
  • ==无法保证发送者是否非法：==数据被第三方截获并篡改
• 特点
  • 非对称加密体制
  • 不可否认
  • 报文鉴别
  • 报文完整性
• 原理
  • 使用发送方的私钥进行数字签名
  • 公钥共享，任何接收方都可以拿来解密
  • 私钥只属于发送方，唯一标识了数据是由谁发送的，这就是数字签名的原理
• 数字证书
  • 发送方本身就是伪造的
    • 后续的加密，数字签名没有意义
    • 对发送方的公钥进行验证是十分重要的
  • 发送方向CA申请数字证书
    • 经过CA签名
    • CA使用私钥加密
    • 发送方发送数据时，接收方首先下载CA的公钥，验证数字证书的真伪
  • CA颁发，保证真实性
  • 格式
    • 序列号
    • 版本号
    • 签名算法
    • 发行者ID
    • 发行者
    • 主体ID
    • 有效期
    • 公钥

PKI公钥基础设施

• 概念
  • 提供公钥加密和数字签名服务的系统或平台
  • 管理密钥和证书
  • 采用PKI框架管理密钥和证书可以建立一个安全的网络环境
• 组成
  • X.509格式的证书
  • CA操作协议
  • CA管理协议
  • CA政策制定
• 基础技术
  • 加密
  • 数字签名
  • 数据完整性机制
  • 数字信封
  • 双重数字签名
• 功能
  • 公钥密码证书管理
  • 黑名单的发布和管理
  • 密钥的备份和恢复
  • 自动更新密钥
  • 自动管理历史密钥
  • 支持交叉认证