【IT】我是计算机系统大师（二）——密码学安全

爱被打了一巴掌 2022-07-15 04:22 88阅读 0赞

# 一、接上文 #

在前文中，小编想大家分享了[《【IT】我是计算机系统大师（一）——硬件基本组成》][IT]，硬件的基本组成，以及各个部件的功能。但是有了这些部件我们的计算机就可以很好，很安全的运行了吗？答案明显不是。所以在接下来，小编将和大家分享一下在硬件中的安全问题。

# 二、内容概要 #

计算机安全指的是计算机资产安全，保证计算机资产不受自然和人为的有害因素的威胁和危害。它分为两个部分：系统资源安全、信息资源安全。

## 2.1 安全等级 ##

## 2.2 加密技术 ##

![加密技术][20161102110549643]

图1 - 加密技术

加密技术可以分为对称和非对称两种。

*  对称加密：

加密解密是相同的密钥，就相当于一个人开门和锁门用到的是相同的钥匙。

①DES算法 (Digital Encryption Standard)：采用56位密钥对64位二进制数据块进行加密。
    
            ②三重DES算法：DES的拓展，用两个56位的密钥，相当密钥长度加倍。
    
            ③RC-5（Rivest Cipher 5）：在RCF2040定义。
    
            ④IDEA（International Data Encryption Adleman）：国际数据加密算法，密钥128位，由PGP系统使用。
    
            ⑤AES（Advanced Encryption Standard）:高级加密算法，基于排列和置换的算法。是一个迭代的、对称密钥分组的密码，可以使用128、192、256位密钥，用128位分组加密和解密数据。

*  非对称加密：

非对称加密需要两个密钥：共开密钥和私有密钥。

公开密钥和私有密钥是一对。之所以叫做非对称，就是如果加密的时候用的是私有密钥，那么解密的时候就要用公开密钥；反之如果加密用的是公开密钥，那么解密就要用的是私有密钥。

![非对称加密模型][20161102112550482]

图2- 非对称加密算法模型

优点：保密性好，消除了最终用户交换密钥的需要。

缺点：加密解密，花费时间长，速度慢，不适合文件加密，适合对少量数据进行加密。

## 2.3 认证技术 ##

认证技术主要是解决了网络通信过程中通信双方的身份认可。一般的方法有账户名/口令认证、使用摘要算法认证和基于PKI的认证。

PKI技术是信息安全的核心，也是电子商务的关键和基础技术。

PKI技术包括加密、数字签名、数据完整性机制、数字信封、双重数字签名。

完整的PKI系统必须有权威认证机构（CA）、数字证书库、密钥备份及恢复系统、证书作废系统、应用接口等部分构成。

①Hash函数与信息摘要
    
            ②数字签名：采用了非对称加密算法，保证发送信息的完整性、身份认证和不可否认性。
            数字加密：采用对称加密算法和非对称加密算法，保证发送信息的保密性。
    
            ③SSL协议（安全套接层）：提高应用程序之间的数据的安全系数。提供服务：
                 （1）用户和服务器的合法性认证。为了认证，协议要求在握手交换数据时进行数字认证。
    
                 （2）加密数据以隐藏被传送的数据。
    
                 （3）保护数据的完整性。
    
            ④数字时间戳技术：数字时间戳服务（DTS  Digital Time Stamp Service）是网上电子商务安全服务项目之一，提供电子文件的日期和时间信息。
            时间戳：经过加密后生成的一个凭证文档。包括：
                （1）需加时间戳的文件摘要
    
                （2）DTS收到文件的日期和时间
    
                （3）DTS的数字签名
    
            书面部署文件上的时间是由部署人写。
    
            数字时间戳则是由认证单位DTS来加入的，以DTS收到的时间为依据。

## 2.4 可靠性 ##

*  串联系统

定义：加上一个系统由N个子系统组成，当且仅当所有的子系统都正常工作的时候，系统才能正常工作。

![这里写图片描述][20161102144701531]

图3- 串联系统

可靠度：R=R1R2R3····RN

失效率：λ=λ1+λ2+λ3+·····+λN

要点摘要：

① 任何一个单元失效，系统失效。
    
        ② 串联系统可靠度低于系统中任一单元的可靠度
    
        ③ 失效率大于系统中任一单元的可靠度

*  并联系统

![这里写图片描述][20161102145201171]

图4- 并联系统

定义：假如一个系统由N个子系统组成，只要有一个子系统正常工作，系统就能正常工作。

可靠性：R=1-（1-R1）（1-R2）·····（1-RN）

失效率：μ=1/((1/λ)\*∑ （1/j）) （j从1到N）

*  N模冗余系统

## 2.5 性能评价 ##

方法

①时钟频率：主频越高，速度越快。
    
        ②指令执行速度
    
        ③等效指令速度发
    
        ④数据处理速率法
    
        ⑤核心程序法

# 三、实战演习 #

3.1       用户B收到用户A带数字签名的消息M，为了验证M的真实性，首先需要从CA获取用户A的数字证书，并利用（ A ）验证该证书的真伪，然后利用（ C ）验证M的真实性。

A.CA的公钥 B.B的私钥 C.A的公钥 D.B的公钥

解析：从下图可以看出，B分别从A获得了消息M，从CA获得了A的数字证书。而且A和CA被大家都知道的都是自己的公钥。所以当要判断证书真伪的时候，只需验证CA的公钥；判断消息M的真实性的时候，只需验证A的公钥。此时问题解决。

![习题1][1]

图5- 例题1

3.2       从认证中心CA获取用户B的数字证书，该证书通过（B）做数字签名；从用户B的数字证书中可以获得B的公钥。

A.CA的公钥 B.CA的私钥 C.B的私钥 D.B的公钥

解析：在CA内，通过CA的私钥给用户做数字签名，其他用户通过CA的公钥来确认数字签名是否合法。

3.3       用户A从CA获得用户B的数字证书，并利用（D）验证数字证书的真实性。

A.B的公钥 B.B的私钥 C.CA的私钥 D.CA的公钥

解析：同3.2

# 四、小结 #

知识量很大，小编利用两个小时总结了这个博客，学习就要付出时间。另外要看到自己在这个过程中学到了什么，小编就更加深刻的了解了指令在CPU中的走动，剩下的就是要做题总结了。加油！

下一篇博客讲给大家带来《【IT】我是计算机系统大师（三）——将来的硬件》。

[IT]: http://blog.csdn.net/kisscatforever/article/details/52987975
[20161102110549643]: /images/20220715/38d0259b4b2043e7b90e3dea0c3b3877.png
[20161102112550482]: /images/20220715/ade414553e9d430ab6224a0b1986236e.png
[20161102144701531]: /images/20220715/0edfdc1249a241cebea3291ce111d963.png
[20161102145201171]: /images/20220715/f5759243d89447f9a1e58a7d48514b04.png
[1]: /images/20220715/42c318f773d54e979d9c7f034ac55521.png