EBU7140 Security and Authentication（四）网络安全，邮件安全，威胁

B4

更偏向应用层。

Web Security

主要面临的威胁还是四种：认证问题，保密问题，数据完整性问题，还有拒绝服务问题（比如 DDOS？疯狂发送信息来阻塞服务器，干扰正常服务功能）。

使用的通信方式是 TLS transport layer security 传输层加密，其前身是 SSL security socket layer. 他综合了密码学中的对称密码，消息认证码，公钥密码，数字签名，伪随机数生成器等，建立点对点的连接和会话。

GPT：connection 类似一次次的飞行旅程，session 则是你的护照，可以帮你快速建立新连接，其中包含多个加密参数可以在多次连接中共享。

这个b东西好像是要背一下：

握手协议

握手协议：两个人见面先握手，握手协议是 ssl 的第一步。客户和服务端核实双方身份，对密码套件 cipher suite 达成一致，生成通信所需密钥。

交换密钥的方式一般都是 DH，这里介绍一种短时 DH 算法：Ephemeral Diffie-Hellman。

• 服务端选定一系列参数，计算数字签名，与公共值 public values 一同发给客户端。选定参数这一部使得这个 DH 协议短时有效。
• 客户端核实其签名后，自己也发一个 DH 密钥对给对方。
• 两者计算公共密钥对（棕色部分）。

那么在握手协议中，整体流程如下：

1. 客户端说我想建立通信了，我想飞了。发送一个会话 id，，一个随机数（防止重放攻击的），密码套件（代表：我想用的密钥交换方式）给服务端。
2. 服务端收到之后，发回一个会话 id，一个随机数，自己的密码套件（你说得对，但是我想用另一种密钥交换方式。他俩需要协商一下），自己公钥证书的副本给客户端。如果选用了短时 DH 算法，那还需要用一个新挑选的参数生成数字签名，与以上公共值一并发送。
3. 客户端校验一下公钥证书和 DH 数字签名有效性。
4. Pre-master Secret Transfer：两者就密钥交换方式达成一致后，客户端也生成自己的 RSA（或其他算法）密钥对，发给服务端，两者开始计算共享公钥 K_p。
5. 利用 K_p, r_c, r_s （随机数）等生成 K_M 主密钥，借此来加密接下来要发送的信息。
6. 客户端发完了所有信息之后，计算发送的所有信息的 MAC 值加密发给服务端。
7. 服务端核实数据无误后也发一个 MAC 值给客户端。

修改密码规范协议

发送一个字节数据，要求更改 cipher suites.

TLS 记录协议

确保保密性和数据完整性，老朋友了。confidentiality and integrity.

实现方式：分五部，数据分片 Fragmentation，压缩 Compress，添加 mac 值 add mac，加密 encrypt，加头部 Append TLS record header（指明压缩长度，版本等信息）。

报警协议

用于发送 tls 相关的报警信息。

心跳协议

周期性信号，用于同步以及判断对方是否运行。

这里俺稍微展开多叙述一点。计算机里的“时间”概念是怎么来的？接触过嵌入式的同学可能比较了解，主要混互联网的同学可能就比较陌生了。机体内部会有一个叫“晶振”的东西，是一块石英晶体，当你给他通电时，他就会发出周期性的信号（比如0101010101……）通过这类信号作为时钟源，就可以逻辑实现“时钟”的概念了。比如有的晶振是12MHz的，表示震荡12M个周期代表1s，也就是电平翻转了24M次后计算机认为过了1s。TLS 的一种攻击方式：针对心跳协议攻击，也是通过破坏这个周期性信号，比如服务器发起心跳数据请求时本来应该给他发送100个周期的数据，现在恶意发送了10000个周期的数据，让服务器误以为时间加速了100倍，对超时等判断就更加严格。

Email Security

要实现的安全效果也是那老三样，完整性保密性，以及认证。

PGP 加密

Pretty Good Privacy （非常好隐私，使得我脑子旋转）。这个应该是重点，ppt 上标注要理解他的作用、提供的服务。

能提供的服务：认证 authentication，保密 confidentiality，压缩 compression，邮件兼容性 E-mail compatibility（比如 ascii 码或者 utf-8 码格式？），分割 Segmentation。

为什么要签名后再压缩呢？

1. 发送邮件的时候发源文件太大，所以需要压缩这一步。
2. 签源文件比较统一，如果签在压缩文件上，那对方拿到文件后想校验认证，还需要自己手动压缩一次。
3. 压缩方法多种多样（zip tar），对方也不知道应该用什么方式压缩验证数字签名。
4. 签名后压缩，数据冗余变少（前面我们知道破解加密的方法有一种是找冗余序列来推测密钥），破解更难。

邮件兼容性：通过映射扩展，把8位字节流映射为 ascii 码，分割后便于邮件传输。

密钥包含：

• Pass-phrase key 用于加解密本地私钥

• Session keys (random keys generated)

• Public-key

• Private-key

密钥保存：Private-key ring 钥匙环存当前节点的所有钥匙，public-key ring 存所有其他节点的公钥。公钥结尾有64位签名内容，标识了这个密钥是属于谁的。

添加了密钥查找方式后的认证加密流程如下，其实就是比上图多了两步：找密钥。

还有一个问题，如果我给你一个C的公钥，我和你说这是B的公钥，那存储钥匙的时候不就出错了？如何避免？

常用的做法是 CA 机构实现中心化管理，不过 PGP 并非如此。任何双方只要信任对方，就可以请求对方的公钥（核实后）并用自己的私钥加密存储。公钥的信任度随着其他人的接受而上升。这就是信任模型 trust model。

• 密钥合法性（Key Legitimacy）：这个密钥是否属于这个人的信任度，PGP 计算得出，参数有其他用户签名该密钥的情况以及其他用户的可信度。
• 所有者信任（Owner Trust）：用户对其他公钥持有者的信任，用户自己配置（黑名单？）。
• 签名信任（Signature Trust）：PGP 判断签名者对公钥的信任程度，可以通过字段得出。

S/MIME

MIME 是一种扩展框架，旨在为一些邮件传输协议（smtp 等）解决问题和局限，比如不能传输可执行文件。

S/MIME 使用 RSA 进一步提升了安全性。

比如下面的文本是一种叫做 RFC5322 的邮件传输协议的格式，写成这个格式就能被正确解析：

下面是 MIME 扩展后的：

S/MIME 加密方式，先自己私钥签名，并且附上自己个人信息好让对方方便找钥匙，然后用自己随机生成的内容解密密钥加密，再用对方的公钥 RSA 加密内容密钥，最后发送加密信息和加密后的内容密钥。

证书流程：

• Uses public-key certificates that conform to X.509 v3.
• Key management is hybrid between X.509 and PGP’s web of trust.
• Each client has a list of trusted CA’s certificates and own public/private key pairs & certificates.
• Certificates must be signed by trusted CAs (e.g. VeriSign)

Threats to Security

恶意软件

病毒 virus：执行的时候会复制自己到其他可执行代码上，那个代码执行的时候病毒也会一起执行不断复制。

蠕虫 worm：可以自己执行，会把自己传播到同一网络其他主机上。

特洛伊木马 Trojan Horse：防火墙那里提过，看着是正常软件，但是其实有恶意，有时候会利用使用者的权限。

后门 Backdoor (Trapdoor)：可以绕过安全检查，允许一些未授权的行为。

下载者 downloaders：通常通过电子邮件传播，在宿主机上下载其他软件（一刀999）。

Auto-rooter：用于远程攻破新电脑。

垃圾传播程序 Spammer Programs：发大量无用垃圾邮件。

Flooders：DOS 大流量攻击网络上的电脑。

僵尸 Zombie (Bot)：继续攻击其他主机。

间谍软件 Spyware：收集数据发给另一台计算机。

广告软件 Adware：弹出大量广告，以及浏览器重定向到广告。

恶意软件防御措施

时间尺度上：(near) real time 准时防御和 post compromise 事后应对。

事后：Incident Management and Forensics 事故处理和取证。

准时：分析网络流量 Network Traffic，载荷 payloads，端点行为 endpoint behavior。

DOS DDoS

Distributed Denial of Service，两者区别在于一个目标发起攻击还是多个目标发起攻击。

消耗目标计算机的资源让正常功能无法使用，比如占据带宽？通信我就懂得少了。