一、认证技术概述
1、网络常见攻击
2、对信息网络安全的攻击有（两种类型）
（1）被动攻击 —— 加密技术
通过侦听和截取手段获取数据
（2）主动攻击 —— 认证技术
通过伪造、重放、篡改、乱序等手段改变数据。
3、认证（Authentication）
- 指通过某种手段，完成对某种信息的确认，保证和其声称的一样。
- 通俗地说，就是验明正身，防止有人冒充。
- 认证是防止主动攻击的重要技术。
（1）认证的种类
A. 身份认证（Identification authentication）
- 是用户向系统出示自己身份证明的过程；
- 是系统查核用户身份证明的过程。
- 认证技术
- 基于秘密信息的身份认证
- 基于信任物体的身份认证
- 基于生物特征的身份认证
基于秘密信息的身份认证 —— 根据用户独知的东西来证明身份
基于信任物体的身份认证 —— 根据用户所拥有的东西来证明身份
基于生物特征的身份认证 —— 根据用户独特的体征来证明身份
B. 消息认证（Message authentication）
又称为鉴别、确认，它是验证所收到的消息确实是来自真正的发送方且未被修改的消息，它也可验证消息的顺序和及时性。
C. 行为认证（Behavior authentication）
利用用户行为特征对其身份进行认证
D. 权限认证（Permission authentication）
一般指根据系统设置的安全规则或者安全策略，对用户身份进行认证，并且用户可以访问并且只能访问自己被授权的资源，不多不少。
权限认证的要素：角色、权限、用户
（2）消息认证的内容
二、加密实现消息认证
1、消息认证的实现方法
2、消息认证的内容
（1）报文源的鉴别
A. 对称密码体制的鉴别方法
B. 公钥密码体制的鉴别方法
（2）报文宿的鉴别
A. 对称密码体制的鉴别方法
B. 公钥密码体制的鉴别方法
（3）报文时间性的鉴别
A. 初始向量法
B. 时间参数法
C. 随机数法
A 讲 B 动态产生的随机数 RN 加入报文中，然后加密发送给 B。
（4）报文内容的鉴别
三、报文鉴别实现信息认证
1、Message Authentication Code，MAC
也叫消息认证码
利用密钥来生成一个固定长度的短数据块，并将该数据块附加在消息之后。
其中，MAC 为定长的认证符。
2、要求
MAC 函数是多对一函数
3、基于 DES 的报文鉴别码
使用最广泛的 MAC 算法之一
采用 CBC 工作模式，只保留最后一个加密分组，作为 DAC（数据认证码），也可以只取 M 位。
4、消息认证
（1）若接收方计算的 MAC 与收到的 MAC 匹配
- 接收方可以相信消息未被修改
- 接收方可以相信消息来自真正的发送方
- 如果消息中含有序列号（如 HDLC，X.25，TCP），那么接收方可以相信消息顺序是正确的。
（2）MAC 的特点
- MAC 函数与加密的区别之一是，MAC 算法不要求可逆性。
- MAC 不能提供数字签名。
5、报文鉴别 VS 常规加密
四、报文摘要实现消息认证
1、Message Digest，MD
是报文鉴别码的一个变种。
这个散列函数，又称哈希(Hash)函数，也称为指纹函数、杂凑函数、压缩函数... ...
（1）特点
- 从一个报文生成一个 MD 代码是容易的，但反过来从一个代码生成一个报文则实际上是不可能的。
- 消息中的任何一位或多位的变化都将导致该散列值的变化，即保证不同的报文不会得出同样的 MD 代码。
2、散列函数
- 没有正式的数学基础，而是依靠算法的复杂性产生随机的输出来满足对其功能的要求。
- 散列函数是公开的，一般不涉及保密密钥。
- 用于完整性校验和提高数字签名的有效性。
3、对 Hash 函数的要求
- H(x) 可应用于任意大小的消息
- H(x) 能产生定长的输出
- 对任何给定的 x，计算 H(x) 比较容易。
- 对任何给定的 hash 值 h，找到满足 H(x)=h 的 x 在计算上是不可行的（单向性）
- 抗碰撞性
- 弱抗碰撞性：对任何给定的分组 x，找到满足 y≠x，且 H(y)=H(x) 的 y，在计算上是不可行的。
- 强抗碰撞性：找到任何满足 H(x)=H(y) 的偶对 (x, y) 在计算上是不可行的。
- 映射分布均匀性和差分分布均匀性（输入中每一比特信息，应尽量均匀的反映到输出的每一比特上，输出的每一比特，都是输入中尽可能多比特位的信息一起作用的结果）
4、散列函数的通用结构
5、压缩函数的构造原理
- 专门设计的压缩函数
- 基于分组密码算法的压缩函数
- 基于公钥密码算法的压缩函数
- 基于数学基础的压缩函数
6、最常用的散列函数
（1）MD5 算法
生成的是 128 位的哈希值。
（2）SHA-1 算法
生成的是 160 位的哈希值。
7、报文摘要的破解
8、散列函数 VS 报文鉴别码
- 报文鉴别码需要使用对称密钥；散列函数不需要使用密钥。
- 报文鉴别码是对全部数据进行加密，因此计算速度慢；散列函数是一种直接产生鉴别码的方法，因此计算速度快。
- 报文鉴别码抵抗攻击的方法是，增加攻击者破解密钥的难度；散列函数抵抗攻击的方法是，增加攻击者找到碰撞的难度。
9、小结
- Hash 函数把变长信息映射到定长信息
- Hash 函数不具备可逆性
- Hash 函数速度较快
- Hash 函数可用于消息认证
- Hash 函数可提高数字签名的有效性
五、数字签名体制
1、报文鉴别码和报文摘要的局限性
- 用于保护通信双方免受第三方攻击
- 无法防止通信双方的相互攻击
- 报文宿方伪造报文
- 报文源方否认已发送的报文
2、引入数字签名，是传统的笔迹签名的模拟
如：公钥密码实现数字签名体制
3、传统签名的基本特点
- 与被签的文件在物理上不可分割
- 签名者不能否认自己的签名
- 签名不能被伪造
- 容易被验证
4、数字签名的基本要求
- 能与所签文件 “绑定”
- 签名者不能否认自己的签名
- 签名不能被伪造
- 容易被验证
5、数字签名需要满足的条件
- 收方条件：接收者能够核实和确认发送者对消息的签名，及其日期时间，并能认证签名时刻的内容，但不能伪造对消息者的签名。
- 发方条件：发送者事后不能否认和抵赖对消息的签名。
- 公证条件：公证方能确认收方的信息，做出仲裁，但不能伪造这一过程。
- 数字签名体制的安全性（在于从 M 和其签名 s 难以推出密钥 k 或伪造一个 M'，使 M' 和 s 可被证实是真）。
- 签名密钥是秘密的，只有签名人掌握。
- 验证算法是公开的。
6、数字签名的分类
（1）按照安全性
- 无条件安全的数字签名
- 计算上安全的数字签名
（2）按照可签名次数
- 一次性的数字签名
- 多次性的数字签名
（3）按照签名方式
A. 直接数字签名：只涉及通信双方（A <—> B）
a. 缺点
发送方要抵赖发送某一消息时，可能会声称其私有密钥丢失或被窃，从而他人伪造了他的签名。
b. 改进
- ① 要求被签名的信息包含一个时间戳(日期与时间)；
- ② 要求将已暴露的密钥报告给一个授权中心。
B. 仲裁数字签名：需涉及到可信赖的仲裁者（A <—> X <—> B）
仲裁者在这一类签名模式中扮演敏感和关键的角色,所有的参与者必须极大地相信这一仲裁机制工作正常。
7、几种数字签名体制
（1）RSA 数字签名体制
- 用私钥签名，用公钥验证
- 缺点：分组长度太大，运算代价高，尤其速度较慢；产生密钥很麻烦
（2）ELGamal 数字签名体制
（3）DSS 数字签名体制
采用的算法是 DSA（Schnorr 和 ELGamal 的变种）它只是一个签名系统主要用于与美国政府做生意的公司。
8、数字签名中的问题与改进
（1）签字后的文件可能被接收方重复使用
改进：加入特有凭证（如时间戳）
（2）安全的密钥越来越长
- 问题：①运算速度较慢；②密钥存储和管理问题
- 改进：设计新的算法（例如：ECC）
（3）公钥算法不宜用于长文件的加密
改进：先哈希，再加密。
数字签名作为电子商务的应用技术，越来越得到人们的重视包括普通签名和特殊签名（盲签名、代理签名、群签名、不可否认签名、门限签名等）。
9、小结
