信息安全基础知识
信息安全包括5个基本要素：机密性、完整性、可用性、可控性与可审查性。
（1）机密性：确保信息不暴露给未授权的实体或进程。
（2）完整性：只有得到允许的人才能修改数据，井且能够判别出数据是否己被篡改。
（3）可用性：得到授权的实体在需要时可访问数据，即攻击者不能占用所有的资源而阻碍授权
者的工作。
（4）可控性：可以控制授权范围内的信息流向及行为方式
（5）可审查性：对出现的信息安全问题提供调查的依据和手段。
信息安全的范围包括：设备安全、数据安全、内容安全和行为安全。
（1）信息系统设备的安全是信息系统安全的首要问题，是信息系统安全的物质基础，它包括3个方面：设备的稳定性、可靠性、可用性。
（2）数据安全即采取措施确保数据免受未授权的泄露、篡改和毁坏，包括3个方面：数据的秘密性、完整性、可用性。
（3）内容安全是信息安全在政治、法律、道德层次上的要求，包括3个方面：信息内容政治上健康、符合国家法律法规、符合道德规范。
（4）信息系统的服务功能是指最终通过行为提供给用户，确保信息系统的行为安全，才能最终确保系统的信息安全。行为安全的特性包括：行为的秘密性、完整性、可控性。
信息的存储安全包括信息使用的安全、系统安全监控、计算机病毒防治、数据的加密和防止非法
的攻击等。
（1）信息使用的安全。包括用户的标识与验证、用户存取权限限制。
（2）系统安全监控。系统必须建立一套安全监控系统，全面监控系统的活动，并随时检查系统的使用情况，一旦有非法入侵者进入系统，能及时发现并采取相应措施，确定和填补安全及保密的漏洞。还应当建立完善的审计系统和日志管理系统，利用日志和审计功能对系统进行安全监控。
（3）计算机网络服务器必须加装网络病毒自动检测系统，以保护网络系统的安全，防范计算机病毒的侵袭，并且必须定期更新网络病毒检测系统。
网络安全
（1）网络安全隐患 体现在：物理安全性、软件安全漏洞、不兼容使用安全漏洞、选择合适的安全哲理。
（2）网络安全威胁 ：非授权的访问、信息泄露或丢失、破坏数据完整性、拒绝服务攻击、利用网络传播病毒。
（3）安全措施的目标：访问控制、认证、完整性、审计、保密。
信息安全系统的组成框架
技术体系：从实现技术上来看，信息安全系统涉及以下技术：
（1）基础安全设备 包括密码芯片、加密卡、身份识别卡等，此外还涵盖运用到物理安全的物理环境保障技术，建筑物、机房条件及硬件设备条件满足信息系统的机械防护安全，通过对电力供应设备以及信息系统组件的抗电磁干扰和电磁泄漏性能的选择性措施达到相应的安全目的。
（2）计算机网络安全 指信息在网络传输过程中的安全防范，用于防止和监控未经授权破坏、更改和盗取数据的行为。通常涉及物理隔离，防火墙及访问控制，，加密传输、认证、数字签名、摘要，隧道及VPN技术，病毒防范及上网行为管理，安全审计等实现技术。
（3）操作系统安全 是指操作系统的无错误配置、无漏洞、无后门、无特洛伊木马等，能防止非法用户对计算机资源的非法存取，一般用来表达对操作系统的安全需求。操作系统的安全机制包括标识与鉴别机制、访问控制机制、最小特权管理、可信通路机制、运行保障机制、存储保护机制、文件保护机制、安全审计机制，等等。
（4）数据库安全 可粗略划分为数据库管理系统安全和数据库应用系统安全两个部分，主要涉及物理数据库的完整性、逻辑数据库的完整性、元素安全性、可审计性、访问控制、身份认证、可用性、推理控制、多级保护以及消除隐通道等相关技术。
（5）终端安全设备从电信网终端设备的角度分为电话密码机、传真密码机、异步数据密码机等。
信息安全技术
加密技术
一个密码系统，通常简称为密码体制(Cryptosystem)，由五部分组成：
（1）明文空间M，它是全体明文的集合。
（2）密文空间c，它是全体密文的集合。
（3）密钥空间K，它是全体密钥的集合。其中每一个密钥K均由加密密钥Ke和解密密钥Kd 组成，即K=< Ke,Kd>。
（4）加密算法E，它是一组由M至C的加密变换。
（5）解密算法D，它是一组由C到M的解密变换。
对于明文空间M中的每一个明文M，加密算法E在密钥Ke的控制下将明文M 加密成密文C：C=E (M, Ke)
而解密算法D在密钥Kd的控制下将密文C解密出同一明文M：M=D (C, Kd) =D (E (M, Ke),Kd)
对称加密技术
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。其缺点是加密强度不高（因为密钥位数少），且密钥分发困难（因为密钥还需要传输给接收方，也要考虑保密性等问题）。优点是加密速度快，适合加密大数据。
常见的对称密钥加密算法如下：
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：是美国联邦政府采用的一种区块加密标准，这个标准用来替代原先的DES。
对其的要求是"至少像3DES一样安全"。
RC-5:RSA数据安全公司的很多产品都使用了RC-5。
IDEA：128位密钥，64位数据块，比DES的加密性好，对计算机功能要求相对低。
非对称加密技术
数据的加密和解密的密钥是不同的，分为公钥和私钥。是公开密钥加密算法。其缺点是加密速度慢。优点是安全性高，不容易破解。
非对称技术的原理是：发送者发送数据时，使用接收者的公钥作加密密钥，私钥作解密密钥，这样只有接收者才能解密密文得到明文。安全性更高，因为无需传输密钥。但无法保证完整性。
常见的非对称加密算法如下：
RSA:512位（或1024位）密钥，计算机量极大，难破解。
Elgamal、ECC（椭圆曲线算法）、背包算法、Rabin、D-H等。
数字信封
相比较可知，对称加密算法密钥一般只有56位，因此加密过程简单，适合加密大数据，也因此加密强度不高；而非对称加密算法密钥有1024位，相应的解密计算量庞大，难以破解，却不适合加密大数据，一般用来加密对称算法的密钥，这样，就将两个技术组合使用了，这也是数字信封的原理：
数字信封原理 ：信是对称加密的密钥，数字信封就是对此密钥进行非对称加密，具体过程：发送方将数据用对称密钥加密传输，而将对称密钥用接收方公钥加密发送给对方。接收方收到数字信封，用自己的私钥解密信封，取出对称密钥解密得原文。
数字信封运用了对称加密技术和非对称加密技术，本质是使用对称密钥加密数据，非对称密钥加密对称密钥，解决了对称密钥的传输问题。
信息摘要
所谓信息摘要，就是一段数据的特征信息，当数据发生了改变，信息摘要也会发生改变，发送方会将数据和信息摘要一起传给接收方，接收方会根据接收到的数据重新生成一个信息摘要，若此摘要和接收到的摘要相同，则说明数据正确。信息摘要是由哈希函数生成的 。
信息摘要的特点：不算数据多长，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，即只能由数据生成信息摘要，不能由信息摘要还原数据。
信息摘要算法：MD5（产生128位的输出）、SHA-1（安全散列算法，产生160位的输出，安全性更高）。
数字签名
数字签名：唯一标识一个发送方。
发送者发送数据时，使用发送者的私钥进行加密，接收者收到数据后，只能使用发送者的公钥进行解密，这样就能唯一确定发送方，这也是数字签名的过程。但无法保证机密性。
公钥基础设施PKI：是以不对称密钥加密技术为基础，以数据机密性、完整性、身份认证和行为不可抵赖性为安全目的，来实施和提供安全服务的具有普适性的安全基础设施。
- 数字证书 ：一个数据结构，是一种由一个可信任的权威机构签署的信息集合。在不同的应用中有不同的证书。如X.509证书必须包含下列信息：（1）版本号（2）序列号（3）签名算法标识符（4)认证机构（5）有效期限（6）主题信息（7）认证机构的数字签名（8）公钥信息。
公钥证书主要用于确保公钥及其与用户绑定关系的安全。这个公钥就是证书所标识的那个主体的合法的公钥。任何一个用户只要知道签证机构的公钥，就能检查对证书的签名的合法性。如果检查正确，那么用户就可以相信那个证书所携带的公钥是真实的，而且这个公钥就是证书所标识的那个主体的合法的公钥。例如驾照。
- 签证机构CA：负责签发证书、管理和撤销证书。是所有注册用户所信赖的权威机构，CA在给用户签发证书时要加上自己的数字签名，以保证证书信息的真实性。任何机构可以用CA的公钥来验证该证书的合法性。
信息安全的抗攻击技术
为对抗攻击者的攻击，密钥生成需要考虑3个方面的因素：增大密钥空间、选择强钥（复杂的）、密钥的随机性（使用随机数）。
拒绝服务攻击有许多种，网络的内外部用户都可以发动这种攻击。内部用户可以通过长时间占用系统的内存、CPU处理时间使其他用户不能及时得到这些资源，而引起拒绝服务攻击；外部黑客也可以通过占用网络连接使其他用户得不到网络服务。
外部用户针对网络连接发动拒绝服务攻击主要有以下几种模式：消耗资源、破坏或更改配置信息、物理破坏或改变网络部件、利用服务程序中的处理错误使服务失效。
分布式拒绝服务DDoS攻击是传统DoS攻击的发展，攻击者首先侵入并控制一些计算机，然后控制这些计算机同时向一个特定的目标发起拒绝服务攻击。克服了传统DOS受网络资源的限制和隐蔽性两大缺点。
拒绝服务攻击的防御方式
（1）加强对数据包的特征识别 ，攻击者发送的数据包中是有一些特征字符串。通过搜寻这些特征字符串，就可以确定攻击服务器和攻击者的位置。
（2）设置防火墙监视本地主机端口的使用情况 。如果发现端口处于监听状态，则系统很可能受到攻击。
（3）对通信数据量进行统计也可获得有关攻击系统的位置和数量信息 。在攻击时，攻击数据的来源地址会发出超出正常极限的数据量。
（4）尽可能的修正己经发现的问题和系统漏洞 。
ARP欺骗
正常ARP原理：如图所示，主机A想知道局域网内主机B的MAC地址，那么主机A就广播发送ARP请求分组，局域网内主机都会收到，但只有B收到解析后知道是请求自己的MAC地址，所以只有B会返回单播的响应分组，告诉A自己的MAC地址。A收到响应分组后，会建立一个B的IP地址和MAC地址映射，这个映射是动态存在的，如果一定时间AB不再通信，那么就会清空这个地址映射，下次如果还要通信，则重复这个过程。
ARP欺骗原理：上述过程主机A是不管其有没有发送过请求广播分组的，而是只要收到了返回的分组信息，就会刷新IP地址和MAC地址的映射关系，这样就存在安全隐患，假设有主机C，模拟返回分组格式，构造正确的IP地址和自己的MAC地址映射，A收到后也会刷新映射关系，那么当A再次向B发送信息时，实际就发送到了C的MAC地址，数据就被C监听到了。
ARP欺骗的防范措施：
（1）在winxp下输入命令：arp-s gate-way-ip gate-way-mac 固化arp表,阻止arp 欺骗。
（2）使用ARP服务器。通过该服务器查找自己的ARP转换表来响应其他机器的ARP广播。确保这台ARP服务器不被黑。
（3）采用双向绑定的方法解决并且防止ARP欺骗。
（4）ARP防护软件一一ARPGuard。通过系统底层核心驱动，无须安装其他任何第三方软件（如WinPcap），以服务及进程并存的形式随系统启动并运行，不占用计算机系统资源。无需对计算机进行IP地址及MAC地址绑定，从而避免了大量且无效的工作量。也不用担心计算机会在重启后新建ARP缓存列表，因为此软件是以服务与进程相结合的形式存在于计算机中，当计算机重启后软件的防护功能也会随操作系统自动启动并工作。
DNS欺骗首先是冒充域名服务器，然后把查询的IP地址设为攻击者的IP地址，这样的话，用户上网就只能看到攻击者的主页，而不是用户想要取得的网站的主页了，这就是DNS欺骗的基本原理。也即改掉了域名和IP地址的对应关系。黑客是通过冒充DNS服务器回复查询IP的，如下图所示：
（1）被动监听检测：通过旁路监听的方式，捕获所有DNS请求和应答数据包，并为其建立一个请求应答映射表。如果在一定的时间间隔内，一个请求对应两个或两个以上结果不同的应答包，则怀疑受到了DNS欺骗攻击。
（2）虚假报文探测：采用主动发送探测包的手段来检测网络内是否存在DNS欺骗攻击者。如果向一个非DNS服务器发送请求包，正常来说不会收到任何应答，如果收到了应答包，则说明受到了攻击。
（3）交叉检查查询：在客户端收到DNS应答包之后，向DNS服务器反向查询应答包中返回的IP地址所对应的DNS名字，如果二者一致说明没有受到攻击，否则说明被欺骗。
网络安全技术
防火墙是在内部网络和外部因特网之间增加的一道安全防护措施，分为网络级防火墙和应用级防火墙。
网络级防火墙 层次低，但是效率高，因为其使用包过滤和状态监测手段，一般只检验网络包外在（起始地址、状态）属性是否异常，若异常，则过滤掉，不与内网通信，因此对应用和用户是透明的。
但是这样的问题是，如果遇到伪装的危险数据包就没办法过滤，此时，就要依靠应用级防火墙，层次高，效率低，因为应用级防火墙会将网络包拆开，具体检查里面的数据是否有问题，会消耗大量时间，造成效率低下，但是安全强度高。
网络攻击和威胁
网络安全协议
物理层主要使用物理手段，隔离、屏蔽物理设备等，其它层都是靠协议来保证传输的安全，具体如下图所示：
o SSL协议：安全套接字协议，被设计为加强Web安全传输(HTTP/HTTPS/)的协议，安全性高，和HTTP结合之后，形成HTTPS安全协议，端口号为443.
o SSH协议：安全外壳协议，被设计为加强TeInet/FTP安全的传输协议。
o SET协议：安全电子交易协议主要应用于B2C模式（电子商务）中保障支付信息的安全性。SET协议本身比较复杂，设计比较严格，安全性高，它能保证信息传输的机密性、真实性，完整性和不可否认性。SET协议是PKI框架下的一个典型实现，同时也在不断升级和完善，如SET2.0将支持借记卡电子交易。
o Kerberos协议：是一种网络身份认证协议，该协议的基础是基于信任第三方，它提供了在开放型网络中进行身份认证的方法，认证实体可以是用户也可以是用户服务。这种认证不依赖宿主机的操作系统或计算机的IP地址，不需要保证网络上所有计算机的物理安全性，并且假定数据包在传输中可被随机窃取和篡改。
o PGP协议：使用RSA公钥证书进行身份认证，使用==IDEA(128位密钥）==进行数据加密，使用MD5进行数据完性验证。
发送方A有三个密钥：A的私钥、B的公钥、A生成的一次性对称密钥；
接收方B有两个密钥：B的私钥、A的公钥。