第8章 计算机网络中的安全
安全通信所具有的特性：机密性（仅发送和接收方能理解报文内容），报文完整性（报文未被篡改），端点鉴别（双方证实另一方身份是真实的），运行安全性（反制攻击者的蠕虫，内部网络结构勘察或 DoS 攻击等针对机构网络的攻击行为）。
密码学原则
对称密钥体系：双方密钥相同并且是秘密的。典型的例子包括凯撒密码、单码替代密码、多码替代密码。攻击方式包括唯密文攻击（入侵者仅截取到密文），已知明文攻击（入侵者知道明文和密文的一些配对），选择明文攻击（入侵者能够选择一种明文报文并得到该明文报文对应的密文形式）。从工作方式上，对称密钥加密可分为两种类型：流密码和块密码。块密码将要加密的报文处理为 k 比特的块，然后作一对一映射，这样就有一个 大小的映射表。由于在现实的机器上存储和更改这样大的表是困难的，所以实际情况是，使用函数模拟随机排序表。例如设 k=64 的情况，将其分成 8 个 8 比特的块，每一个过一层 8-8 映射表，然后根据一定规则将 8 个块重新组装成 64 比特的块，重复上述过程若干次。另外，为了解决加密时相同内容的报文被反复加密成相同的明文（这样容易被攻击者破解），可以在其中加入一些随机因素，比如对每一个块异或一个每块随机的随机数再加密，将密文与该随机数的明文同时发送。在实际中，由于这种方式需要发送两倍的数据，更常见的是采用密码块链接技术，仅在第一个报文发送一个随机值，其后的随机值使用计算的编码块代替。
公开密钥体系：使用一对密钥，其中一个是公开的，而另一个私有。最典型的例子是 RSA 算法。值得注意的是，RSA 算法在软件和硬件实现上均远慢于 DES（涉及指数运算），所以在实际运用中，RSA 通常与对称密钥同时使用，比如加密需要发送的密钥本身，之后再使用对称加密。
报文完整性和数字签名
密码散列函数：对于任意输入 m，计算得到一个固定长度的字符串 H(m)，并且找到任意两个不同的报文 x 和 y 使得 H(x)=H(y) 在计算上是不可能的。广泛使用的散列函数有 MD5 和 SHA-1。
如果只是单纯的将报文 m 与其散列 H(m) 组合在一起发送，攻击者仍可以伪装成 m’ 组合 H(m’)。这意味着通信双方还需要共享一个鉴别密钥 s，发送方生成散列 H(m+s) 报文鉴别码，然后发送扩展报文 m, H(m+s)。
数字签名用于保护和识别一个文件的所有者和创作者。这一技术需要结合公开密钥体系和密码散列函数。使用密码散列函数对报文计算其散列，然后使用私钥加密得到数字签名。这样任何人只要使用公钥解密数字签名，与报文的散列计算结果进行对比就可以确定文件是否有被篡改。数字签名的一个重要应用是公钥认证，即确定一个公钥确实属于一个特定的实体。将公钥与特定实体绑定通常由认证中心 CA 完成，其职责就是使识别和发行证书合法化。
网络协议栈各层的安全性保障
应用层 PGP，运输层 SSL，网络层 IPsec 和虚拟专用网。还有无线网络中特有的安全协议。
防火墙和入侵检测系统
分为三类：传统分组过滤器，状态过滤器和应用程序网关。
传统分组过滤器根据每个报文流量的信息，独立地判断允许通过还是丢弃报文。状态过滤器则实际地跟踪 TCP 链接，根据其中得到地信息来作出过滤决定。
入侵检测系统 IDS 执行深度检查，剔除可疑的流量，或者对监控可疑流量并向管理员上报。IDS 系统可分为基于特征和基于异常两种，前者维护了一个攻击特征数据库，后者则会跟踪正常运行的流量并寻找统计上不寻常的分组流。