The Security of Internet

一、什么是网络安全（安全通信）？

　　考虑一个例子：Alice与Bob要进行通信（可能进行这一些不可告人的事情），所以这一通信过程要做到“安全”，这里的Security的确切含义是什么呢？这个Security是一个Colorful的东西，即它包含很多方面。

 

 

“我”：“我”是一个坏蛋、一个破坏者、窃听者、入侵者、攻击者，“我”能够截获从Alice到Bob传输的报文：

网络安全的具体含义：

　　　1、confidentiality：仅有发送方（Alice）和希望的接受方（Bob）能够理解传输报文的内容。

　　　　　　实现手段：Encrypted，使得我计时截获到报文，但我无法理解（我太笨了，看不懂*-*）。

　　　2、Message Integrity：Alice和Bob希望确保其通信的内容在传输过程中不会被改变--或者被我“”恶意篡改或者意外活动。

　　　　　　实现手段：在可靠数据和数据链路层协议中遇到的校验和技术在扩展后能够用于提供这种Message Integrity。

　　　3、End-Point-Authentication：Alice和Bob都应该能证实你是Alice或者你是Bob，这一点在我们面对面交流中可以通过眼睛轻易解决，但当通信双方看不到对方的媒体上交换报文时，鉴别就不太容易了。

　　　4、Operational Security：“我”试图在网络主机中安放蠕虫，获取Alice的密码（如果Alice是一个公司的领导的话），勘测内部网络配置发起DoS攻击

以后别人问你“What's the Security of Internet？”你或许可以像上面这样回答。

了解到这些，我们接下来考虑“我”可能要访问的是哪些信息以及“我”要采取哪些坏动作

　　“我”可以秘密地执行下列坏动作：

　　　　1、监听：监听并记录信道上传输的控制报文和数据报文：如果你的银行卡密码在信道上，“我”监听到了，...emm，这不是一个令人愉快的事情（这是相对的）。

　　　　2、修改、插入或删除报文或报文内容：如果一位总统向将军发布一条命令，“我”修改或删除了它，这可能会毁灭一个国家。

二、密码学

　　1、密码学在网络安全中的重要性：密码学能够提供confidentiality（显而易见），它对于提供Message Integrity、End-Point-Authentication也起到了核心作用，这使得密码学成为网络安全的基石（或许你又要学习密码学了？？？？），密码学的历史可以date back to Julius Caesar时代，对于密码学的全面讨论需要一本完整的书，由于我们是学习网络安全，我们只会涉及密码学的基本方面。

　　　　

K_A（m）:使用K_A加密的明文m的密文形式。

上图给出了基本的密码学在网络中的应用：Alice提供一个密钥K_{A（一串数字或字符）,}作为加密算法的输入。

解密：K_B（K_A(m)）= m进行解密。

（1）、在symmetric key system中，Alice和、Bob的密钥是相同的并且是秘密的。

symmetric key system的优缺点：效率高，密钥不适合在网上传输，密钥维护麻烦。

（2）、在public key system中，使用一对密钥：一个密钥为Bob和Alice两人所知（实际上为全世界所知），另一个密钥只有Bob或Alice知道（而不是双方都知道）

　　加密密钥和解密密钥是不同的， 密钥对：公钥和私钥

公钥加密私钥解密

私钥加密公钥解密

　　2、symmetric key system：

　　　　symmetric key system有两种宽泛的类型：stream ciphers和block ciphers。

　　　　block cipher用于多种因特网协议的加密：包括PGP（用于安全电子邮件）、SSL（用于使TCP连接更加安全）和IPsec（用于使网络层传输更加安全）。

 

4、End-Point- Authentication

　　1、什么是End-Point- Authentication？

　　　　就是一个实体经过计算机网络向另一实体证明身份的过程，例如一个人向某个电子邮件服务器证明其身份。也许你会认为，这个证明还不简单，我们平时说话交流不就一眼可以相互鉴别吗！：见面时我们互相识别对方的面容（独一无二：世界上没有完全相同的两片叶子），打电话时我们分辨对方的声音（独一无二：音色）。怎么用unique的特征来识别对方或许是我们要做的！！！（我们讨论网络通信的双方如何鉴别彼此：你能够依赖生物信息来鉴别双方吗？不能的，通信双方都是死的。。。）

　　　　接下来我们讨论Authentication Protocol（ap）:此协议通常运行在两个通信实体运行其他协议（rdt\电子邮件）之前运行（想象你在说话之前，要知道你是要对他/她说，否则说出的话是不能收回的。鉴别完成之后，你才能继续说话。）