文章目录
一、报文鉴别
二、鉴别分类
三、报文鉴别
四、密码散列函数
五、MD5 算法
六、SHA-1 安全散列算法
七、MAC 报文鉴别码
一、报文鉴别
计算机网络安全措施 :
① 针对被动攻击 ( 截获 ) : 加密 ;
② 针对主动攻击 ( 篡改 , 伪造 ) : 需要使用 鉴别 ;
报文鉴别 : 接收方 可以 验证其接收到的 报文的真伪 ; 包括 发送者身份 , 内容 , 发送时间 , 报文序列等 ;
报文鉴别方法 : 加密 可以 实现 报文鉴别 , 但是网络中对于保密性不高的数据来说 , 可以不进行加密 , 接收者 需要使用 简单方法确认报文的真伪 ;
鉴别与授权 区别 : 这是两个不同的概念 ; 授权是指 所执行的操作是否被系统允许 ; 如 访问权限 , 读写权限 等 ;
二、鉴别分类
鉴别分类 :
① 报文鉴别 : 端点鉴别 + 报文完整性鉴别 ; 确认 报文 是由 发送者 发出 , 不是伪造的 ;
② 实体鉴别 : 端点鉴别 ; 确认 报文 发送者 实体 ( 应用进程 / 主机设备 / 人员 ) ;
三、报文鉴别
报文鉴别 : 报文 接收者 需要鉴别报文真伪 , 需要使用 数字签名 ;
① 弊端 : 增加计算负担 , 对数据很长的报文 进行 数字签名 , 需要 很大的计算量 ;
② 需求 : 在不需要对数据进行加密时 , 使用 简单方法 进行报文的真伪鉴别 ;
不需加密时 , 使用密码散列函数进行 真伪鉴别 ;
四、密码散列函数
散列函数 : 是非常简单的 报文 鉴别方法 , 计算量小 ;
① 散列值 : 散列函数 输入 很长的 值 , 输出 较短的 固定的值 ; 输出值 称为 散列值 / 散列 ;
② 对应关系 : 输入 和 输出 是 多对一 的 , 不同的输入 可能对应 相同的输出 ;
密码散列函数 :
① 概念 : 密码学 中使用的 散列函数 , 称为 密码散列函数 ;
② 单向性 ( 输入值 -> 散列值 ) : 给定 一个散列值 , 无法通过计算得出 输入值 ; 只能从 输入值 计算出 散列值 , 不能根据 散列值 计算 输入值 ;
③ 不可伪造 : 即使 固定长度的 散列值 被截获 , 截获者无法伪造出一个 对应的输入值 ( 明文 / 发送数据 ) ;
密码散列函数 示例 :
报文摘要算法 MD5
安全散列算法 SHA-1
性能比较 : SHA-1 的计算量 高于 MD5 , SHA-1 安全性高与 MD5 ;
五、MD5 算法
MD5 算法 :
① 名称来源 : 报文摘要 ( Message Digest ) 算法 第五版 , 简称为 MD5 ;
② 无法计算反推报文 : 根据 MD5 算法 , 反推出报文 , 计算上几乎不可能 ; ( 撞库可以 , 但不是计算出来的 )
③ 原理 : 使用复杂的算法 , 将报文数据位打乱 , MD5 码每一位 都与 原报文中的每一位有关 , 原报文只要有一位改变 , 对应的 MD5 完全不同 ;
MD5 算法步骤 :
① 长度项 : 将 报文数据 模 2 64 2^{64}2
64
计算余数 , 该余数 64 6464 位 , 追加在报文数据末尾 , 组成新的报文 ; 追加的余数 称为 长度项 ;
② 填充项 : 在 报文 和 长度项 之间填充 1 ~ 512 位数据 , 使填充后的 整体报文长度是 512 512512 的整数倍 , 填充项 第一位是 1 11 , 后面都是 0 00 ;
③ 数据分组 : 将 填充后的 报文 分割成 512 位数据块 , 再将每个 512 位的数据块 分割成 四个 128 位小数据块 ;
④ 计算 : 将 四个 128 位数据块 , 按照顺序 使用不同的 散列函数 进行 四轮计算 ; 每轮计算中 , 128 位数据块拆分成 四个 32 位 小数据块进行计算 ;
直到计算出最后的 128 位的 MD5 值 ;
六、SHA-1 安全散列算法
SHA-1 安全散列算法 :
① 性能 : 比 MD5 算法更安全 , 但是计算复杂性高于 MD5 ;
② 版本 : SHA-1 , SHA-2 , SHA-3 ;
SHA-1 安全散列算法 原理 :
① 算法输入输出 : 输入码长 低于 2 64 2^{64}2
64
位 , 输出码长 160 160160 位 ;
② 计算过程 : 将明文 分割成 512 位数据块 , 每块都与当前的 报文摘要 集合 , 产生下一个报文摘要中间值 , 直到所有的数据库计算完毕 ;
③ 执行次数 : 上述工作共执行 五次 ;
④ 性能 : SHA-1 效率低于 MD5 , 抗穷举性高与 MD5 ;
七、MAC 报文鉴别码
MD5 缺陷 : MD5 报文鉴别 可以防止 篡改 , 但 不能防止 伪造 ; 不能实现报文鉴别 ;
伪造 示例 :
① 伪造报文 : 黑客 伪造了一个报文 , 并计算出其散列值 , 然后冒充 发送者 A 将其发给 接收者 B ;
② 验证伪造报文成功 : 接收者 B 收到 报文 和 散列值 , 通过计算后 , 发现该 报文 与 散列值 对应 , 就认为 该报文是 A 发送的 ;
MAC 报文鉴别码 :
① 散列值加密 : 上述 黑客 伪造了 报文 和 散列值 , 导致接收者接收了伪造报文 ; 这里为了防止上述情况 , 对 散列值 进行私钥加密 , 黑客没有对应的私钥 , 因此 无法伪造出对应加密的 散列值 , 接收者使用公钥解密 , 肯定无法与伪造的报文对应 , 这里就实现了身份鉴别 ;
② 报文鉴别码 MAC : 对散列值加密后的密文 , 称为 报文鉴别码 ( Message Authentication Code ) ;
报文鉴别码 可以 防伪造 , 防否认 ;
