第10章 密码学及应用
通过对第十章的自学学习，我学到了：
密码学：包括密码编程学和密码分析学。密码编程学主要研究信息的编码，构建各种安全有效的密码算法和协议，用于消息的加密、认证方面；密码分析学是研究破译密码获取消息，或对消息进行伪造。
密码学的发展史：
第一阶段：从古代到19世纪末，这是密码学发展早期的古典密码阶段。
第二阶段：从20世纪初到1949年，这是近代密码学的发展阶段。
第三阶段：从1949年到1975年，这是现代密码学的早期发展阶段。
第四阶段：自1976年开始一直延续至今。
密码分类：对称密码（也称为传统密码）、公钥密码（也称为非对称密码）和安全哈希算法。
对称密码算法：用于加密和解密的密钥相同，或者相对容易推导，因此也称为单密钥算法。
对称密码算法常分为分组密码算法和流密码算法。
分组密码是将明文消息编码表示后的数字（简称明文数字）序列，划分为长度为N的组（可看成长度为N的矢量），每组分别在密钥的控制下变换成等长的输出数字（简称密文数字）序列。
流密码是指利用少量的密钥（制乱元素）通过某种复杂的运算（密码算法）产生大量的伪随机位流，用于对明文位流的加密。
公钥密码体制：建立在数学函数的基础上，而不是基于替代和置换操作。在公钥密码系统中，加密密钥和解密密钥不同，由加密密钥推导出相应的解密密钥在计算上是不可行的。系统的加密算法和加密密钥可以公开，只有解密密钥保密。
哈希函数：进行消息认证的基本方法，主要用于消息完整性检测和数字签名。
安全保护问题：机密性保护问题，完整性保护问题，可鉴别性保护问题，不可否认性保护问题，授权与访问控制的问题
公钥基础设施：也称为公开密钥基础设施。PKI是一种遵循标准、利用公钥加密技术提供安全基础平台的技术和规范，能够为网络应用提供密码服务的一种基本解决方案。
PKI体系：一般由CA、注册权威机构（RA）、数字证书、证书/CRL库和终端实体等部分组成。
CA：专门负责数字证书的产生、发放和管理。CA是KPI的核心组成部分，PKI体系也往往被称为PKI/CA体系。
CA的主要功能：证书的签发和管理，CRL的签发和管理，RA的设立、审核及管理
RA：也称为证书注册中心，负责数字证书的申请、审核和注册，同时也是CA认证机构的延伸。在逻辑上，RA和CA是一个整体，主要负责所有证书申请者的信息录入、审核等工作，同时对发放的证书进行管理。
RA的主要功能：进行用户身份信息的审核，确保其真实性，管理和维护本区域用户的身份信息。，数字证书的下载，数字证书的发放和管理，登记黑名单。
数字证书：一段经CA签名的、包含拥有者身份信息和公开密钥的数据体，是各实体的身份证明，具有唯一性和权威性。
数字证书主要包括3部分内容：证书体、签名算法以及CA签名数据。
证书体一般包括以下内容：版本号、序列号、签名算法标识、签发者、有效期、主体名、主体的公钥、发行者唯一标识符、主体唯一标识符、扩展域。
证书/CRL库：主要用来发布、存储数字证书和证书撤销列表，供用户查询、获取其他用户的数字证书，为系统中的CRL所用。
终端实体：指拥有公/私钥对和相应公钥证书的最终用户，可以是人、设备、进程等。
严格层次结构模型；一种集中式的信任模型，又称为树模型或层次模型。严格层次结构模型是一棵树，它比较适合具有层次结构的机构。在层次结构模型中，信任建立在严格的层次机制上，优点是其结构与许多组织或单位的结构相似、容易规划，缺点是不同单位的CA必须在一个共同的根CA管理之下，根CA会导致风险集中。
网状信任结构模型：也称为分布式信任模型。
优点：结构灵活、扩展容易，适合动态变化的组织机构，因为单CA安全性的削弱不会影响整个PKI的运行，缺点是证书路径的扩展与层次结构比较复杂，选择证书路径比较困难。
桥信任结构模型：也称为中心辐射式信任模型。任何结构类型的PKI都可以通过桥CA连接在一起，实现互相信任。
PKI的应用与发展
应用：虚拟专用网、安全电子邮件、web安全应用、电子商务/电子政务等领域。
发展：
属性证书
属性证书（AC）：特权管理基础设施的重要组成部分。其核心思想是以资源管理为目标，将对资源的访问控制权统一交由资源的所有者来进行访问控制管理。
漫游证书：漫游证书是由第三方软件提供，只需在系统中正确地配置，该软件（或者插件）就可以允许用户访问自己的公/私钥对。
无线PKI：将PKI技术直接应用于无线通信领域存在两个问题：无线终端的资源有限，通信模式不同。
在证书编码方面，WPKI证书降低了存储量，实现机制有两种：一种是重新定义证书格式，减少X.509证书尺寸；另一种是采用ECC算法减少证书的尺寸
虚拟专用网（VPN）：通常是指在公共网络中，利用隧道技术，建立一个临时的、安全的网络。
VPN由“虚拟”（virtual）、“专用或私有”（private）以及“网络”（network）组成。
VPN的特点：成本低，安全保障，服务质量保证，可管理性，可扩展性
VPN的工作原理及关键技术：隧道技术，加解密技术，使用者与设备身份认证技术，IPSec技术，安全套接层技术
安全套接层（SSL）技术：安全套接层协议位于TCP/IP与各种应用层协议之间，为数据通信提供安全支持，目前已广泛用于Web浏览器与服务器之间的身份认证和加密数据传输。
SSL协议的优势在于它是与应用层协议独立的，高层的应用层协议能透明地建立于SSL协议之上。
记录协议：SSL记录协议为SSL连接提供机密性和报文完整性服务。
SSL记录协议定义-->SSL记录头格式；SSL记录数据格式。
更改密码说明协议：SSL更改密码说明协议由值为1的单个字节组成，用来指示切换至新协商好的密码算法和密钥，接下来通信双方将使用这些算法和密钥加以保护。
告警协议：告警协议用于指示在什么时候发生了错误，或两个主机之间的会话在什么时候终止，将SSL协议有关的警告传送给对方实体。
握手协议：SSL协议中最复杂的部分。
VPN的典型应用方式
远程访问VPN（Access VPN）
远程访问VPN适用于企业内部人员流动频繁或远程办公环境，出差或在家办公的员工使用Internet服务提供商（ISP）提供的服务就可以和企业的VPN网关建立起私有的隧道连接。
内联网VPN（Intranet VPN）
企业内部异地分支机构的互联，可以采用内联网VPN，它能在两个异地网络的网关之间建立一个加密的VPN隧道，两端的内部网络使用该VPN隧道，像使用本地网络一样通信。
外联网VPN（Extranet VPN）
将客户、供应商、合作伙伴或利益群体连接到企业内部网。它通常使用网关对网关的VPN，在不同企业的内部网络之间建立安全连接，需要配置不同协议和设备
PMI的组成：
属性证书：
PMI使用AC表示权限信息，对权限生命周期的管理是通过管理证书的生命周期实现的。
属性权威机构：
属性权威机构（AA）是PMI的核心服务节点，是对应于具体应用系统的授权管理系统，由各应用部门管理，SOA授予它管理一部分或全部属性的权力。
证书库（AC库）：
证书库用于发布PMI用户的AC以及AC撤销列表（ACRL），以供查询。PMI和PKI一起建设时，也可以直接使用PKI的LDAP作为PMI的AC/ACRL库。
PMI和PKI：
区别：
1)PMI主要进行授权管理，证明用户有什么权限、能干什么。
2)PKI主要进行身份鉴别，证明用户身份。
3)两者之间的关系类似于护照和签证，护照是身份证明，可以用来唯一标识个人，同一个护照可以有多个国家的签证，能在指定时间进入相应的国家。
相似：
1)为用户数字证书签名的实体被称为CA,签名AC的实体被称为AA。
2)PKI信任源被称为根CA，PMI的信任源被称为SOA。
3)CA可以有它们信任的次级CA,次级CA可以代理鉴别和认证，SOA可以授权给次级AA。
4)如果用户需要废除其签名密钥，则CA将签发CRL.与之类似，如果用户需要废除授权允许(authorization permissions), AA将签发一个AC撒销列表。