第 9 章网络安全

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第第 99 章网络安全章网络安全

基本内容

两种密码体制的实现原理；

加密技术以及应用。

重点掌握

网络安全问题概述、密码体制、报文鉴别、密钥分配、防火墙技术。

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9.1 9.1 网络安全问题概述网络安全问题概述 1. 1. 计算机网络面临的安全性威胁计算机网络面临的安全性威胁

计算机网络上的通信面临以下的四种威胁：计算机网络上的通信面临以下的四种威胁： (1) (1) 截获——从网络上窃听他人的通信内容。截获——从网络上窃听他人的通信内容。 (2) (2) 中断——有意中断他人在网络上的通信。中断——有意中断他人在网络上的通信。 (3) (3) 篡改——故意篡改网络上传送的报文。篡改——故意篡改网络上传送的报文。 (4) (4) 伪造——伪造信息在网络上传送。伪造——伪造信息在网络上传送。截获信息的攻击称为截获信息的攻击称为被动攻击被动攻击，而更改信息和拒绝用户使用资，而更改信息和拒绝用户使用资

源的攻击称为源的攻击称为主动攻击主动攻击。。

3

对网络的被动攻击和主动攻击对网络的被动攻击和主动攻击

截获截获篡改篡改伪造伪造中断中断

被动攻击被动攻击主动攻击主动攻击

目的站目的站源站源站源站源站源站源站源站源站目的站目的站目的站目的站目的站目的站

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被动攻击和主动攻击被动攻击和主动攻击

在被动攻击中，攻击者只是观察和分析某一个协议数据单元在被动攻击中，攻击者只是观察和分析某一个协议数据单元 PDU PDU 而不干扰信息流。而不干扰信息流。

主动攻击是指攻击者对某个连接中通过的主动攻击是指攻击者对某个连接中通过的 PDU PDU 进行各种处进行各种处理。理。更改报文流更改报文流拒绝报文服务拒绝报文服务伪造连接初始化伪造连接初始化

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(1) (1) 防止析出报文内容；防止析出报文内容；(2) (2) 防止通信量分析；防止通信量分析；(3) (3) 检测更改报文流；检测更改报文流；(4) (4) 检测拒绝报文服务；检测拒绝报文服务；(5) (5) 检测伪造初始化连接。检测伪造初始化连接。

计算机网络通信安全的目标计算机网络通信安全的目标

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(1) (1) 计算机病毒——会“传染”其他程序的程序，“传染”是计算机病毒——会“传染”其他程序的程序，“传染”是通过修改其他程序来把自身或其变种复制进去完成的。通过修改其他程序来把自身或其变种复制进去完成的。

(2) (2) 计算机蠕虫——通过网络的通信功能将自身从一个结点发计算机蠕虫——通过网络的通信功能将自身从一个结点发送到另一个结点并启动运行的程序。送到另一个结点并启动运行的程序。

(3) (3) 特洛伊木马——一种程序，它执行的功能超出所声称的功特洛伊木马——一种程序，它执行的功能超出所声称的功能。能。

(4) (4) 逻辑炸弹——一种当运行环境满足某种特定条件时执行其逻辑炸弹——一种当运行环境满足某种特定条件时执行其他特殊功能的程序。他特殊功能的程序。

恶意程序恶意程序 (rogue program) (rogue program)

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2 2 计算机网络安全的内容计算机网络安全的内容

保密性保密性安全协议的设计安全协议的设计接入控制接入控制

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3 3 一般的数据加密模型一般的数据加密模型

E加密算法

E加密算法

D解密算法

D解密算法

加密密钥 K 解密密钥 K

明文 X 明文 X

密文 Y = EK(X)

截取者截获篡改

密钥源密钥源

安全信道

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一些重要概念一些重要概念

密码编码学密码编码学 (cryptography)(cryptography) 是密码体制的设计学，而是密码体制的设计学，而密码密码分析学分析学 (cryptanalysis)(cryptanalysis) 则是在未知密钥的情况下从密文推则是在未知密钥的情况下从密文推演出明文或密钥的技术。密码编码学与密码分析学合起来演出明文或密钥的技术。密码编码学与密码分析学合起来即为即为密码学密码学 (cryptology)(cryptology) 。。

如果不论截取者获得了多少密文，但在密文中都没有足够如果不论截取者获得了多少密文，但在密文中都没有足够的信息来惟一地确定出对应的明文，则这一密码体制称为的信息来惟一地确定出对应的明文，则这一密码体制称为无条件安全的无条件安全的，或称为，或称为理论上是不可破的理论上是不可破的。。

如果密码体制中的密码不能被可使用的计算资源破译，则如果密码体制中的密码不能被可使用的计算资源破译，则这一密码体制称为在这一密码体制称为在计算上是安全的计算上是安全的。。

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9.2 9.2 常规密钥密码体制常规密钥密码体制

所谓常规密钥密码体制，即加密密钥与解密密钥是相同的密所谓常规密钥密码体制，即加密密钥与解密密钥是相同的密码体制。码体制。

这种加密系统又称为这种加密系统又称为对称密钥系统对称密钥系统。我们先介绍在常规密钥。我们先介绍在常规密钥密码体制中的两种最基本的密码。密码体制中的两种最基本的密码。

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1 1 替代密码与置换密码替代密码与置换密码

替代密码替代密码 (substitution cipher)(substitution cipher) 的原理可用一个例子来说明。的原理可用一个例子来说明。（密钥是（密钥是 33 ））

abcdefghijklmnopqrstuvwxyzDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC

caesar cipher FDHVDU FLSKHU

明文密文

明文 c 变成了密文 F

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明文密文

明文 a 变成了密文 D

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明文密文

明文 e 变成了密文 H

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CIPHER145326attackbeginsatfour

置换密码置换密码

置换密码置换密码 (transposition cipher)(transposition cipher) 则是按照某一规则重新排列则是按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序。消息中的比特或字符顺序。

密钥顺序

明文

根据英文字母在根据英文字母在 26 26 个字母中的先后顺个字母中的先后顺序，我们可以得出密钥中的每一个字母序，我们可以得出密钥中的每一个字母的相对先后顺序。因为密钥中没有的相对先后顺序。因为密钥中没有 A A 和和 BB ，因此，因此 C C 为第为第 11 。同理，。同理， E E 为为第第 22 ，， H H 为第为第 3,……3,…… ，， R R 为第为第 66 。。于是得出密钥字母的相对先后顺序为于是得出密钥字母的相对先后顺序为 141453265326 。。

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密文的得出密文的得出

密钥顺序

明文

先读顺序为先读顺序为 1 1 的明文列，即的明文列，即 ababaa

16



密钥顺序

明文

再读顺序为再读顺序为 2 2 的明文列，即的明文列，即 ccnu nu

17



密钥顺序

明文

再读顺序为再读顺序为 3 3 的明文列，即的明文列，即 aiaio o

18



密钥顺序

明文

再读顺序为再读顺序为 4 4 的明文列，即的明文列，即 tetet t

19



密钥顺序

明文

再读顺序为再读顺序为 5 5 的明文列，即的明文列，即 tgtgf f

20



密钥顺序

明文

最后读顺序为最后读顺序为 6 6 的明文列，即的明文列，即 kksr sr

因此密文就是：因此密文就是： abacnuaiotettgfksr abacnuaiotettgfksr

21


接收端收到密文后按列写下接收端收到密文后按列写下

密钥顺序

明文

先写下第先写下第 1 1 列密文列密文 aba aba

收到的密文： abacnuaiotettgfksr

22



密钥顺序

明文

再写下第再写下第 2 2 列密文列密文 cnu cnu


23



密钥顺序

明文

再写下第再写下第 3 3 列密文列密文 aaio io


24



密钥顺序

明文

再写下第再写下第 4 4 列密文列密文 ttet et


25



密钥顺序

明文

再写下第再写下第 5 5 列密文列密文 ttgf gf


26



密钥顺序

明文

最后写下第最后写下第 6 6 列密文列密文 ksr ksr


27


接收端从密文解出明文接收端从密文解出明文

密钥顺序

明文

最后按行读出明文最后按行读出明文

收到的密文：收到的密文： abacnuaiotettgfksr abacnuaiotettgfksr

28



密钥顺序

明文



29



密钥顺序

明文



得出明文：得出明文： attackbeginsatfour attackbeginsatfour

30

序列密码序列密码

序列码体制是将明文序列码体制是将明文 X X 看成是连续的比特流看成是连续的比特流 (( 或字符流或字符流 )x)x11xx22

…… ，并且用密钥序列，并且用密钥序列 K K k k11kk22…… 中的第中的第 i i 个元素个元素 kki i 对明文中的对明文中的 xxi i 进行加密，即进行加密，即

E (X) E (x )E (x )K k1 1 k2 2

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序列密码体制的保密性序列密码体制的保密性

序列密码体制的保密性完全在于序列密码体制的保密性完全在于密钥的随机性密钥的随机性。。如果密钥是真正的随机数，则这种体制就是理论上不可破如果密钥是真正的随机数，则这种体制就是理论上不可破

的。这也可称为的。这也可称为一次一密乱码本体制一次一密乱码本体制。。严格的一次一密乱码本体制所需的密钥量不存在上限，很严格的一次一密乱码本体制所需的密钥量不存在上限，很难实用化。难实用化。

密码学家试图模仿这种一次一密乱码本体制。目前常使用密码学家试图模仿这种一次一密乱码本体制。目前常使用伪随机序列伪随机序列作为密钥序列。关键是序列的周期要足够长，作为密钥序列。关键是序列的周期要足够长，且序列要有很好的随机性（这很难寻找）。且序列要有很好的随机性（这很难寻找）。

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分组密码分组密码

它将明文划分成固定的它将明文划分成固定的 n n 比特的数据组，然后以组为单位，比特的数据组，然后以组为单位，在密钥的控制下进行一系列的线性或非线性的变化而得到密在密钥的控制下进行一系列的线性或非线性的变化而得到密文。这就是文。这就是分组密码分组密码。。

分组密码一次变换一组数据。分组密码一次变换一组数据。分组密码算法的一个重要特点就是：当给定一个密钥后，若分组密码算法的一个重要特点就是：当给定一个密钥后，若

明文分组相同，那么所变换出密文分组也相同。明文分组相同，那么所变换出密文分组也相同。分组密码的一个重要优点是不需要同步分组密码的一个重要优点是不需要同步

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分组密码体制分组密码体制

输入

输出

加密算法加密算法

密钥

明文输入

输出

解密算法解密算法

密钥

明文

n bit

n bit

n bit

n bit

密文

密文

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2 2 数据加密标准数据加密标准 DESDES

数据加密标准数据加密标准 DES DES 属于常规密钥密码体制，是一种分组密属于常规密钥密码体制，是一种分组密码。码。

在加密前，先对整个明文进行分组。每一个组长为在加密前，先对整个明文进行分组。每一个组长为 64 bit64 bit 。。然后对每一个然后对每一个 64 bit 64 bit 二进制数据进行加密处理，产生一组二进制数据进行加密处理，产生一组 66

4 bit 4 bit 密文数据。密文数据。最后将各组密文串接起来，即得出整个的密文。最后将各组密文串接起来，即得出整个的密文。使用的密钥为使用的密钥为 64 bit64 bit （实际密钥长度为（实际密钥长度为 56 bit56 bit ，有，有 8 bit 8 bit 用用于奇偶校验于奇偶校验 )) 。。

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DES DES 的明显缺点的明显缺点

DES DES 实际上就是一种单字符替代，而这种字符的长度是实际上就是一种单字符替代，而这种字符的长度是 664 bit4 bit 。。

也就是说，对于也就是说，对于 DES DES 算法，相同的明文就产生相同的密算法，相同的明文就产生相同的密文。这对文。这对 DES DES 的安全性来说是不利的。的安全性来说是不利的。

为了提高为了提高 DES DES 的安全性，可采用加密分组链接的方法。的安全性，可采用加密分组链接的方法。

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加密分组的链接加密分组的链接

X0

Y0

X1

Y1

X2

Y2

X3

Y3

X0

Y0

X1

Y1

X2

Y2

X3

Y3

… …

初始向量

初始向量

密钥

密钥

明文

明文密文

密文

加密解密

EE EE EE EE

DD DD DD DD

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DES DES 的保密性的保密性

DES DES 的保密性仅取决于对密钥的保密，而算法是公开的。的保密性仅取决于对密钥的保密，而算法是公开的。尽管人们在破译尽管人们在破译 DES DES 方面取得了许多进展，但至今仍未方面取得了许多进展，但至今仍未能找到比穷举搜索密钥更有效的方法。能找到比穷举搜索密钥更有效的方法。

DES DES 是世界上第一个公认的实用密码算法标准，它曾对是世界上第一个公认的实用密码算法标准，它曾对密码学的发展做出了重大贡献。密码学的发展做出了重大贡献。

目前较为严重的问题是目前较为严重的问题是 DES DES 的密钥的长度。的密钥的长度。现在已经设计出来搜索现在已经设计出来搜索 DES DES 密钥的专用芯片。密钥的专用芯片。

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三重三重 DES (Triple DES) DES (Triple DES)

三重三重 DES DES 使用两个密钥，执行三次使用两个密钥，执行三次 DES DES 算法。下图中的方算法。下图中的方框框 E E 和和 D D 分别表示执行加密和解密算法。因此加密时是分别表示执行加密和解密算法。因此加密时是 E-E-D-ED-E ，解密时是，解密时是 D-E-DD-E-D 。。

EE DD EE

K1 K2 K1

明文密文DD EE DD

K1 K2 K1

密文明文

加密解密

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9.3 9.3 公开密钥密码体制公开密钥密码体制

1 1 公开密钥密码体制的特点公开密钥密码体制的特点

公开密钥密码体制使用公开密钥密码体制使用不同的加密密钥与解密密钥不同的加密密钥与解密密钥，是，是一种“由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可一种“由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的”密码体制。行的”密码体制。

公开密钥密码体制的产生主要是因为两个方面的原因，公开密钥密码体制的产生主要是因为两个方面的原因，一是由于常规密钥密码体制的密钥分配问题，另一是由一是由于常规密钥密码体制的密钥分配问题，另一是由于对数字签名的需求。于对数字签名的需求。

现有三种公开密钥密码体制，其中最著名的是现有三种公开密钥密码体制，其中最著名的是 RSA RSA 体体制，它基于数论中大数分解问题的体制，由美国三位科制，它基于数论中大数分解问题的体制，由美国三位科学家学家 Rivest, Shamir Rivest, Shamir 和和 Adleman Adleman 于于 1976 1976 年提出并年提出并在在 1978 1978 年正式发表的。年正式发表的。

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加密密钥与解密密钥加密密钥与解密密钥

在公开密钥密码体制中，加密密钥在公开密钥密码体制中，加密密钥 (( 即公开密钥即公开密钥 ) PK ) PK 是是公开信息，而解密密钥公开信息，而解密密钥 (( 即秘密密钥即秘密密钥 ) SK ) SK 是需要保密的。是需要保密的。

加密算法加密算法 E E 和解密算法和解密算法 D D 也都是公开的。也都是公开的。虽然秘密密钥虽然秘密密钥 SK SK 是由公开密钥是由公开密钥 PK PK 决定的，但却不能决定的，但却不能根据根据 PK PK 计算出计算出 SKSK 。。

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应当注意应当注意

任何加密方法的安全性取决于密钥的长度，以及攻破密文任何加密方法的安全性取决于密钥的长度，以及攻破密文所需的计算量。在这方面，公开密钥密码体制并不具有比所需的计算量。在这方面，公开密钥密码体制并不具有比传统加密体制更加优越之处。传统加密体制更加优越之处。

由于目前公开密钥加密算法的开销较大，在可见的将来还由于目前公开密钥加密算法的开销较大，在可见的将来还看不出来要放弃传统的加密方法。公开密钥还需要密钥分看不出来要放弃传统的加密方法。公开密钥还需要密钥分配协议，具体的分配过程并不比采用传统加密方法时更为配协议，具体的分配过程并不比采用传统加密方法时更为简单。简单。

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公开密钥算法的特点公开密钥算法的特点

(1) (1) 发送者用加密密钥发送者用加密密钥 PK PK 对明文对明文 X X 加密后，在接收者用加密后，在接收者用解密密钥解密密钥 SK SK 解密，即可恢复出明文，或写为：解密，即可恢复出明文，或写为：

DDSKSK(E(EPKPK(X)) (X)) X (9-5) X (9-5)

解密密钥是接收者专用的秘密密钥，对其他人都保密。解密密钥是接收者专用的秘密密钥，对其他人都保密。此外，加密和解密的运算可以对调，即此外，加密和解密的运算可以对调，即 EEPKPK(D(DSKSK(X)) (X)) X X

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公开密钥算法的特点公开密钥算法的特点

(2) (2) 加密密钥是公开的，但不能用它来解密，即加密密钥是公开的，但不能用它来解密，即 DDPKPK(E(EPKPK(X)) (X)) X (9-6) X (9-6)

(3) (3) 在计算机上可容易地产生成对的在计算机上可容易地产生成对的 PK PK 和和 SKSK 。。(4) (4) 从已知的从已知的 PK PK 实际上不可能推导出实际上不可能推导出 SKSK ，即从，即从 PK PK 到到 SS

K K 是“计算上不可能的”。是“计算上不可能的”。(5) (5) 加密和解密算法都是公开的。加密和解密算法都是公开的。

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公开密钥密码体制公开密钥密码体制

接收者接收者发送者发送者

EE加密算法加密算法

EE加密算法加密算法

DD解密算法解密算法

DD解密算法解密算法

加密密钥加密密钥 PKPK 解密密钥解密密钥 SKSK

明文明文 XX 密文密文 Y = EY = EPKPK(X)(X)

密钥对密钥对产生源产生源密钥对密钥对产生源产生源

明文明文 X = DX = DSKSK(E(EPP

KK(X))(X))

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2 RSA 2 RSA 公开密钥密码体制公开密钥密码体制

RSA RSA 公开密钥密码体制所根据的原理是：根据数论，寻公开密钥密码体制所根据的原理是：根据数论，寻求两个大素数比较简单，而将它们的乘积分解开则极其求两个大素数比较简单，而将它们的乘积分解开则极其困难。困难。

每个用户有两个密钥：加密密钥每个用户有两个密钥：加密密钥 PK PK { {ee, , nn} } 和解密密和解密密钥钥 SK SK { {dd, , nn}} 。。

用户把加密密钥公开，使得系统中任何其他用户都可使用户把加密密钥公开，使得系统中任何其他用户都可使用，而对解密密钥中的用，而对解密密钥中的 d d 则保密。则保密。

N N 为两个大素数为两个大素数 p p 和和 q q 之积（素数之积（素数 p p 和和 q q 一般为一般为 10100 0 位以上的十进数），位以上的十进数）， e e 和和 d d 满足一定的关系。当敌手满足一定的关系。当敌手已知已知 e e 和和 n n 时并不能求出时并不能求出 dd 。。

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加密算法加密算法

若用整数若用整数 X X 表示明文，用整数表示明文，用整数 Y Y 表示密文（表示密文（ X X 和和 Y Y 均小于均小于 nn ），则加密和解密运算为：），则加密和解密运算为：

加密：加密： Y Y X Xee mod n (9-7) mod n (9-7)

解密：解密： X X Y Ydd mod n (9-8) mod n (9-8)

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3 3 数字签名数字签名

数字签名必须保证以下三点：数字签名必须保证以下三点：(1) (1) 接收者能够核实发送者对报文的签名；接收者能够核实发送者对报文的签名；(2) (2) 发送者事后不能抵赖对报文的签名；发送者事后不能抵赖对报文的签名；(3) (3) 接收者不能伪造对报文的签名。接收者不能伪造对报文的签名。

现在已有多种实现各种数字签名的方法。但采用公开密现在已有多种实现各种数字签名的方法。但采用公开密钥算法要比采用常规密钥算法更容易实现。钥算法要比采用常规密钥算法更容易实现。

48

数字签名的实现数字签名的实现

DD

SK PK

用公开密钥核实签名

用秘密密钥进行签名

X

发送者 A 接收者 B

DSK(X) XEE

49

数字签名的实现数字签名的实现

B B 用已知的用已知的 A A 的公开加密密钥得出的公开加密密钥得出 EEPKAPKA(D(DSKASKA(X)) (X)) X X 。。因为除因为除 A A 外没有别人能具有外没有别人能具有 A A 的解密密钥的解密密钥 SKASKA ，所以，所以除除 A A 外没有别人能产生密文外没有别人能产生密文 DDSKASKA(X)(X) 。这样，。这样， B B 相信报相信报文文 X X 是是 A A 签名发送的。签名发送的。

若若 A A 要抵赖曾发送报文给要抵赖曾发送报文给 BB ，， B B 可将可将 X X 及及 DDSKASKA(X)(X) 出出示给第三者。第三者很容易用示给第三者。第三者很容易用 PKAPKA 去证实去证实 A A 确实发送确实发送 X X

给给 BB 。反之，若。反之，若 B B 将将 X X 伪造成伪造成 X‘X‘ ，则，则 B B 不能在第三不能在第三者前出示者前出示 DSKA(X’)DSKA(X’) 。这样就证明了。这样就证明了 B B 伪造了报文。伪造了报文。

50

具有保密性的数字签名具有保密性的数字签名

DDDD

SKASKA PKAPKA

用公开密钥用公开密钥核实签名核实签名

用秘密密钥用秘密密钥签名签名

XX

发送者发送者 AA 接收者接收者 BB

DDSKASKA(X)(X) XXEEEEEEEE

PKBPKB

用公开密钥用公开密钥加密加密

EEPKBPKB(D(DSKASKA(X))(X))

DDDD

SKBSKB

用秘密密钥用秘密密钥解密解密

DDSKASKA(X)(X)

密文密文

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9.4 9.4 报文鉴别报文鉴别(message authentication) (message authentication)

在信息的安全领域中，对付被动攻击的重要措施是加密，在信息的安全领域中，对付被动攻击的重要措施是加密，而对付主动攻击中的篡改和伪造则要用报文鉴别。而对付主动攻击中的篡改和伪造则要用报文鉴别。

报文鉴别使得通信的接收方能够验证所收到的报文（发送报文鉴别使得通信的接收方能够验证所收到的报文（发送者和报文内容、发送时间、序列等）的真伪。者和报文内容、发送时间、序列等）的真伪。

使用加密就可达到报文鉴别的目的。但在网络的应用中，使用加密就可达到报文鉴别的目的。但在网络的应用中，许多报文并不需要加密。应当使接收者能用很简单的方法许多报文并不需要加密。应当使接收者能用很简单的方法鉴别报文的真伪。鉴别报文的真伪。

52

报文摘要报文摘要 MD (Message Digest)MD (Message Digest)

发送端将报文发送端将报文 m m 经过报文摘要算法运算后得出固定长度的经过报文摘要算法运算后得出固定长度的报文摘要报文摘要 H(m)H(m) 。然后对。然后对 H(m) H(m) 进行加密，得出进行加密，得出 EEKK(H(m))(H(m)) ，，并将其追加在报文并将其追加在报文 m m 后面发送出去。后面发送出去。

接收端将接收端将 EEKK(H(m)) (H(m)) 解密还原为解密还原为 H(m)H(m) ，再将收到的报文进，再将收到的报文进行报文摘要运算，看得出的是否为此行报文摘要运算，看得出的是否为此 H(m)H(m) 。。

如不一样，则可断定收到的报文不是发送端产生的。如不一样，则可断定收到的报文不是发送端产生的。报文摘要的优点就是：仅对短得多的定长报文摘要报文摘要的优点就是：仅对短得多的定长报文摘要 H(m)H(m) 进进

行加密比对整个长报文行加密比对整个长报文 m m 进行加密要简单得多。进行加密要简单得多。

M M 和和 EEKK(H(m)) (H(m)) 合在一起是不可伪造的，是可检验的和不可合在一起是不可伪造的，是可检验的和不可抵赖的。抵赖的。

53

报文摘要算法必须满足报文摘要算法必须满足以下两个条件以下两个条件

任给一个报文摘要值任给一个报文摘要值 xx ，若想找到一个报文，若想找到一个报文 y y 使得使得 H(y) = xH(y) = x ，，则在计算上是不可行的。则在计算上是不可行的。

若想找到任意两个报文若想找到任意两个报文 x x 和和 yy ，使得，使得

H(x) = H(y)H(x) = H(y) ，则在计算上是不可行的。，则在计算上是不可行的。

54

报文摘要的实现报文摘要的实现

明文M

MD

经过报文摘要运算 H

密钥K

MD

H

比较（是否一致？）

发送明文M

明文M

得出报文摘要加密的报文摘要

加密的报文摘要附加在明文后面

密钥K

得出解密的报文摘要

发端收端

收端算出的报文摘要

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9.5 9.5 密钥分配密钥分配

密钥管理包括：密钥的产生、分配、注入、验证和使用。密钥管理包括：密钥的产生、分配、注入、验证和使用。本节只讨论密钥的分配。本节只讨论密钥的分配。

密钥分配是密钥管理中最大的问题。密钥必须通过最安全密钥分配是密钥管理中最大的问题。密钥必须通过最安全的通路进行分配。的通路进行分配。

目前常用的密钥分配方式是设立目前常用的密钥分配方式是设立密钥分配中心密钥分配中心 KDC (Key KDC (Key Distribution)Distribution) ，通过，通过 KDC KDC 来分配密钥。来分配密钥。

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常规密钥分配协议常规密钥分配协议

用户 B用户 B

用户主密钥 A KA

B KB

… …

用户私有主密钥文件KDC用户 A用户 A

A 和 B 用密钥 R1 通信

③ EKB(A, R1) B 知道了密钥 R1

① EKA(A, B)

② EKA (R1, EKB(A, R1))A 知道了密钥 R1

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9.10 9.10 防火墙防火墙 (firewall)(firewall)

防火墙是由软件、硬件构成的系统，用来在两个网络之间实施接入控制策略。接入控制策略是由使用防火墙的单位自行制订的，为的是可以最适合本单位的需要。

防火墙内的网络称为“可信赖的网络” (trusted network) ，而将外部的因特网称为“不可信赖的网络” (untrusted network) 。

防火墙可用来解决内联网和外联网的安全问题。

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防火墙在互连网络中的位置防火墙在互连网络中的位置

G 内联网

可信赖的网络不可信赖的网络分组过滤路由器 R

分组过滤路由器 R

应用网关

外局域网内局域网

防火墙

因特网

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防火墙的功能防火墙的功能

防火墙的功能有两个：阻止和允许。 “阻止”就是阻止某种类型的通信量通过防火墙（从外部网络到

内部网络，或反过来）。 “允许”的功能与“阻止”恰好相反。防火墙必须能够识别通信量的各种类型。不过在大多数情况下防火墙的主要功能是“阻止”。

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防火墙技术一般分为两类防火墙技术一般分为两类

(1) 网络级防火墙——用来防止整个网络出现外来非法的入侵。属于这类的有分组过滤和授权服务器。前者检查所有流入本网络的信息，然后拒绝不符合事先制订好的一套准则的数据，而后者则是检查用户的登录是否合法。

(2) 应用级防火墙——从应用程序来进行接入控制。通常使用应用网关或代理服务器来区分各种应用。例如，可以只允许通过访问万维网的应用，而阻止 FTP 应用的通过。

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思考题思考题

11 ．常规密钥体制与公开密钥体制最主要的区别是什么？（问．常规密钥体制与公开密钥体制最主要的区别是什么？（问题题 9-49-4 ））

22 ．报文的保密性和报文的完整性有何不同？保密性和完整性．报文的保密性和报文的完整性有何不同？保密性和完整性能否只要其中的一个而不要另一个？（问题能否只要其中的一个而不要另一个？（问题 9-39-3 ））

33 ．报文摘要并不对传送的报文进行加密。这怎么能算是一种．报文摘要并不对传送的报文进行加密。这怎么能算是一种网络安全的措施？不管在什么情况下永远将报文进行加密网络安全的措施？不管在什么情况下永远将报文进行加密不是更好一些吗？（问题不是更好一些吗？（问题 9-99-9 ））

作业：作业： P.374 P.374 题题 9-04,9-05,9-079-04,9-05,9-07

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第 9 章 网络安全

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