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第 4 章 信息安全技术基础知识
对应大纲：科目 1-3 信息安全技术基础知识｜教材 P145–P174｜优先级 ★★★★｜综合知识估分 3～5 分
读法：本章是「清单章」，全部靠三张表拿分——算法归类表、访问控制模型表、攻击—防御配对表。密码学推导一律跳过，只记谁快谁慢、谁能签名、谁管密钥。
一、知识框架
信息安全技术基础知识
├─ 4.1 信息安全基础知识
│ ├─ 概念：五属性（保密、完整、可用、可控、不可否认）+ 四个范围
│ ├─ 信息存储安全：威胁｜备份/容灾/镜像/存储网络/加密
│ └─ 网络安全：威胁类型｜防火墙/IDS/IPS/VPN/审计/隔离
├─ 4.2 信息系统安全的作用与意义
├─ 4.3 信息安全系统组成框架：技术体系｜组织机构体系｜管理体系
├─ 4.4 信息加解密技术：加密模型｜对称算法｜非对称算法
├─ 4.5 密钥管理技术：对称密钥分配｜公钥管理(PKI)｜公钥分配单钥密钥
├─ 4.6 访问控制及数字签名：DAC/MAC/RBAC｜Hash｜签名流程｜报文鉴别
├─ 4.7 抗攻击技术：口令选择｜DoS/DDoS｜欺骗攻击｜端口扫描｜堆栈强化｜漏洞扫描
└─ 4.8 保障体系与评估：等保 5 级｜安全风险管理二、必背要点
2.1 信息安全基础知识
五属性（CIA + 两可）
| 属性 | 含义 | 被破坏的表现 |
|---|---|---|
| 保密性 | 不泄露给未授权者 | 窃听、拖库、内部泄露 |
| 完整性 | 不被非法篡改或意外破坏 | 篡改数据、删除记录 |
| 可用性 | 授权者需要时能访问 | DDoS、勒索软件、宕机 |
| 可控性 | 内容与传播可管控 | 内容失控、违规外发 |
| 不可否认性 | 行为不可抵赖 | 事后否认收发 |
四个范围：设备安全（物理环境）、数据安全（存储传输）、内容安全（信息合规）、行为安全（操作行为）。
存储安全：威胁来自介质失效、数据泄露、人为误操作、恶意破坏；手段为磁盘镜像、双机热备、快照、备份、异地容灾、加密存储、介质销毁，以及 DAS/NAS/SAN 三种存储网络。
三种备份（高频）
| 类型 | 备份对象 | 恢复需要 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 完全备份 | 全部数据 | 最近一次全备 | 最安全、最慢、占空间 |
| 增量备份 | 上次备份后的变化 | 全备 + 全部增量 | 备份快、恢复慢、链条长 |
| 差分备份 | 上次全备后的变化 | 全备 + 最近一次差分 | 折中，恢复两份即可 |
容灾两指标：RTO（恢复时间目标）、RPO（恢复点目标）。同城双活看 RTO，异地容灾看 RPO。
网络威胁与技术
| 威胁 | 防护技术 |
|---|---|
| 窃听/嗅探 | 加密传输（HTTPS、IPSec、SSH） |
| 篡改/伪造/重放 | 完整性校验、数字签名、时间戳与随机数 |
| 拒绝服务 | 流量清洗、限速、SYN Cookie、CDN |
| 非授权访问 | 防火墙、身份认证、访问控制 |
| 抵赖 | 数字签名、日志审计 |
核心设备定位
| 技术 | 部署 | 作用 |
|---|---|---|
| 防火墙 | 串联 | 按五元组/应用做访问控制，防不住内部越权与未知攻击 |
| IDS | 旁路 | 检测并告警，不阻断 |
| IPS | 串联 | 检测并实时阻断 |
| VPN | 隧道 | 加密隧道，IPSec（网络层）/SSL（应用层） |
2.2 信息系统安全的作用与意义
- 保业务：保障系统连续运行与数据可信，避免停机与数据损失。
- 合合规：满足《网络安全法》、等级保护、行业监管与审计要求。
- 建信任：安全能力是用户信任与业务上线的前置条件，安全事件直接损害声誉。
2.3 信息安全系统的组成框架
| 体系 | 内容 |
|---|---|
| 技术体系 | 基础安全（物理、硬件、OS）→ 系统安全 → 网络安全 → 应用安全，四层递进 |
| 组织机构体系 | 决策层（安全委员会）→ 管理层（安全主管部门）→ 执行层（系统管理员、安全管理员、审计员三员分离） |
| 管理体系 | 法律法规、管理制度、技术规范、人员管理、教育培训、应急响应 |
2.4 信息加解密技术
加密模型：明文 P、密文 C、密钥 K、算法 E/D；C = E(K, P)，P = D(K, C)。
分类：按密钥分对称/非对称；按处理单位分分组密码（定长块）与流密码（逐位）。
对称算法（一把钥匙）
| 算法 | 密钥长度 | 结构 | 结论 |
|---|---|---|---|
| DES | 56 位有效 | 64 位分组、Feistel | 已被穷举攻破，淘汰 |
| 3DES | 112 / 168 位 | DES 三次 | 安全但慢，兼容老系统 |
| AES | 128/192/256 | 128 位分组、SP 结构 | 现行主流标准 |
| IDEA | 128 位 | 64 位分组 | PGP 曾用 |
| RC4 | 可变 | 流密码 | 快但已弃用 |
非对称算法（公私钥对）
| 算法 | 数学难题 | 能力 | 结论 |
|---|---|---|---|
| RSA | 大整数分解 | 加密 + 签名 | 最通用，密钥长、慢 |
| ECC | 椭圆曲线离散对数 | 加密 + 签名 | 密钥短、强度高，移动端首选 |
| DSA | 离散对数 | 只能签名 | 不能加密、不能分配密钥 |
| Diffie-Hellman | 离散对数 | 只能协商密钥 | 不能加密、不能签名 |
必背结论：对称比非对称快 2～3 个数量级，适合大数据量；非对称适合密钥分配与签名。实际系统用混合加密（数字信封）：非对称传会话密钥，对称加密数据。
2.5 密钥管理技术
密钥生命周期：产生 → 存储 → 分配 → 使用 → 更新 → 归档 → 销毁。
| 场景 | 机制 | 要点 |
|---|---|---|
| 对称密钥分配 | KDC | 用户与 KDC 共享主密钥，KDC 发放会话密钥；Kerberos 为典型 |
| 公钥管理 | PKI | CA 签发 X.509 证书绑定「身份—公钥」，含 RA、证书库、CRL/OCSP |
| 公钥分配单钥 | 数字信封 | 用接收方公钥加密会话密钥 |
信任链：根 CA → 中间 CA → 终端证书；验证 = 签名链 + 有效期 + 吊销状态。
2.6 访问控制及数字签名
访问控制三要素：主体、客体、控制策略。
| 模型 | 授权方式 | 优点 | 缺点/场景 |
|---|---|---|---|
| DAC 自主 | 客体属主自主授权 | 灵活 | 权限易扩散 |
| MAC 强制 | 按密级 + 类别统一授权 | 安全性最高 | 管理僵化，涉密 |
| RBAC 角色 | 用户→角色→权限 | 最小权限、职责分离 | 需设计角色体系，企业主流 |
MAC 两条铁律（BLP）：不上读（低密级不能读高密级）、不下写（高密级不能写低密级）。
Hash 函数：MD5（128 位，已破）、SHA-1（160 位，已不安全）、SHA-256/512（推荐）。
四大特性：单向不可逆、输出定长、抗碰撞、雪崩效应。用途：完整性校验、口令加盐存储、签名摘要。
数字签名四步
- 发送方对报文做 Hash 得摘要；
- 用发送方私钥加密摘要，即签名；
- 报文与签名一同发送（需保密时再用接收方公钥加密）；
- 接收方用发送方公钥解出摘要，与自己计算的摘要比对。
保证完整性、身份鉴别、不可否认性；不保证机密性。
鉴别对比：MAC（共享密钥）防篡改但不防抵赖；数字签名用私钥，可防抵赖。
2.7 抗攻击技术
口令与密钥选择：足够长度与复杂度、定期更换、加盐 Hash 存储、失败锁定、一次性口令、双因子认证。
DoS 与 DDoS
| 类型 | 原理 |
|---|---|
| SYN Flood | 大量半连接占满连接队列 |
| UDP/ICMP Flood | 海量报文耗尽带宽 |
| Smurf | 伪造源地址向广播地址发包，放大回包 |
| Teardrop / Ping of Death | 畸形分片、超大包使协议栈崩溃 |
| 反射放大 | 借 DNS/NTP 把流量放大数十倍 |
防御：入口过滤禁止伪造源地址、SYN Cookie、连接数与速率限制、流量清洗/黑洞路由、CDN 与 Anycast 分散、负载均衡与弹性扩容。DDoS 无法根除，只能稀释吸收。
欺骗攻击
| 攻击 | 手法 | 防御 |
|---|---|---|
| IP 欺骗 | 伪造源 IP 冒充信任主机 | 出入口过滤（uRPF）、不以 IP 作认证 |
| ARP 欺骗 | 伪造 IP-MAC 映射做中间人 | 静态绑定、DAI |
| DNS 欺骗 | 篡改解析结果/缓存投毒 | DNSSEC、可信递归 |
| 会话劫持 | 窃取序列号接管连接 | 加密、随机初始序列号 |
端口扫描：全连接扫描（易被记录）、半连接 SYN 扫描（隐蔽）、FIN/XMAS/NULL 隐蔽扫描、UDP 扫描。防御靠关闭无用端口、防火墙最小开放、IDS 告警。
强化 TCP/IP 堆栈：关无用服务、关 IP 源路由与 ICMP 重定向/广播响应、增大 SYN 队列、缩短超时、及时打补丁。
漏洞扫描：基于主机（HBS）与基于网络（NBS），流程为发现→识别→报告→修补→复验，漏洞库 CVE/CNVD。
2.8 保障体系与评估方法
等保五级（GB 17859）
| 级别 | 名称 | 核心能力 | 监管 |
|---|---|---|---|
| 一级 | 用户自主保护 | 自主访问控制、身份鉴别 | 自主 |
| 二级 | 系统审计保护 | 加审计、客体重用 | 指导 |
| 三级 | 安全标记保护 | 强制访问控制 + 标记 | 备案 + 测评 |
| 四级 | 结构化保护 | 形式化模型、结构化设计 | 强制 |
| 五级 | 访问验证保护 | 形式化验证、可信恢复 | 专控 |
等保五动作：定级 → 备案 → 建设整改 → 等级测评 → 监督检查。三级为分水岭，政务金融常见要求。
安全风险管理
风险值 = 资产价值 × 威胁发生可能性 × 脆弱性严重程度- 要素：资产、威胁、脆弱性、安全措施、风险。
- 流程：资产识别 → 威胁识别 → 脆弱性识别 → 风险计算 → 风险处置。
- 处置四策略：规避、转移、降低、接受。
- 评估标准：TCSEC（D/C1/C2/B1/B2/B3/A1）、CC（ISO 15408，EAL1～EAL7）、GB 17859。
三、易混淆概念对比
| A | B | 关键区别 |
|---|---|---|
| 对称加密 | 非对称加密 | 一把钥匙、快、适合大数据；两把钥匙、慢、适合分配密钥与签名 |
| DES | AES | DES 56 位已破、64 位分组；AES 128 位起、128 位分组 |
| 数字签名 | 数字信封 | 签名用发送方私钥，保完整与不可否认；信封用接收方公钥，保机密 |
| 加密 | 摘要 | 加密可逆、保机密；摘要不可逆、保完整 |
| MAC | 数字签名 | MAC 共享密钥、不能防抵赖；签名公私钥分离、可防抵赖 |
| DAC | MAC | 自主授权、灵活但易扩散；强制按密级标签、安全性最高 |
| MAC | RBAC | 按密级+类别；按角色+权限，企业最常用 |
| IDS | IPS | 旁路检测告警；串联实时阻断 |
| 防火墙 | IDS | 做访问控制，不识别未知攻击；做检测，不改变流量 |
| 增量备份 | 差分备份 | 增量基于「上次任意备份」，恢复需全链；差分基于「上次全备」，恢复两份 |
| 等保三级 | 等保四级 | 三级强制访问控制+标记、备案测评；四级要求形式化模型与结构化设计 |
四、常见考法与出题角度
| 出题角度 | 典型问法 | 应对 | 陷阱 |
|---|---|---|---|
| 算法归类 | 「只能签名、不能加密的是」 | DSA | 误选 RSA（可加可签） |
| 算法参数 | 「AES 支持的密钥长度」 | 128/192/256 | 误选 64 位分组为密钥 |
| 密钥分配 | 「KDC 属于哪种密钥管理」 | 对称密钥分配 | 与 PKI/CA 混淆 |
| 签名流程 | 「签名时用谁的私钥」 | 发送方私钥 | 误写接收方公钥 |
| 访问控制 | 「按密级强制授权属于」 | MAC | 与 RBAC 混淆 |
| 备份恢复 | 「恢复只需全备+最近一次差分」 | 差分备份 | 与增量混淆 |
| 攻击识别 | 「伪造源地址向广播地址发包」 | Smurf | 与 SYN Flood 混淆 |
| 等保级别 | 「要求形式化验证的是第几级」 | 第五级 | 误选第四级 |
| 风险公式 | 「风险由哪三要素决定」 | 资产×威胁×脆弱性 | 误把安全措施当乘项 |
案例题角度：给定政务/金融系统，要求画安全技术体系、按等保三级设计「三员分离 + 审计 + 边界防护 + 数据加密」四件套，并选加密与认证方案。
五、速记与自测
速记
- 五属性：保、完、可、控、否
- 四个范围：设、数、内、行
- 对称五将：D、3D、A、I、RC（RC4 为流密码）
- 非对称：RSA 全能、ECC 省、DSA 只签、DH 只换
- 签名：私签公验，摘要先行
- 访问控制：D 自主、M 强制、R 角色
- 等保五级：自、审、标、结、验
- 风险：资 × 胁 × 脆
自测
- 数字签名保证哪三个性质？不保证哪个？
- 3DES 与 AES 的密钥长度、分组长度各是多少？
- 等保第三级的名称是什么？监管要求哪两项？
答案：1. 完整性、身份鉴别、不可否认性；不保证机密性。2. 3DES 112/168 位、64 位分组；AES 128/192/256 位、128 位分组。3. 安全标记保护级；备案 + 等级测评。