信息安全与密码学论文

信息安全与密码学论文

密码学论文写作范例论文

随着网络空间竞争与对抗的日益尖锐复杂，安全问题以前所未有的深度与广度向传统领域延伸。随着移动互联网、下一代互联网、物联网、云计算、命名数据网、大数据等为代表的新型网络形态及网络服务的兴起，安全需求方式已经由通信双方都是单用户向至少有一方是多用户的方式转变。如果你想深入了解这方面的知识，可以看看以下密码学论文。

题目：数学在密码学中的应用浅析

摘要：密码学作为一门交叉学科，涉及学科广泛，其中应用数学占很大比例，其地位在密码学中也越来越重要，本文简单介绍密码学中涉及数学理论和方法计算的各种算法基本理论及应用，并将密码学的发展史分为现代密码学和传统密码学，列举二者具有代表性的明文加密方法，并分别对其中一种方法进行加密思想的概括和阐述。

关键词：密码学 应用数学 应用

随着信息时代的高速发展，信息的安全越来越重要，小到个人信息，大到国家安全。信息安全主要是将计算机系统和信息交流网络中的各种信息进行数学化的计算和处理，保护信息安全，而密码学在其中正是处于完成这些功能的技术核心。在初期的学习当中，高等数学、线性代数、概率论等都是必须要学习的基础学科，但是涉及密码学的实际操作，数论和近世代数的'数学知识仍然会有不同程度的涉及和应用，本文在这一基础上，讨论密码学中一些基本理论的应用。

一、密码学的含义及特点

密码学是由于保密通信所需从而发展起来的一门科学，其保密通讯的接受过程如下： 初始发送者将原始信息 （ 明文） 进行一定方式转换 （ 加密） 然后发送，接受者收到加密信息，进行还原解读 （ 脱密） ,完成保密传输信息的所有过程，但是由于传输过程是经由有线电或无线电进行信息传输，易被窃取者在信息传输过程中窃取加密信息，在算法未知的情况下恢复信息原文，称为破译。

保密信息破译的好坏程度取决于破译者的技术及经验和加密算法的好坏。实际运用的保密通信由两个重要方面构成： 第一是已知明文，对原始信息进行加密处理，达到安全传输性的效果； 第二是对截获的加密信息进行信息破译，获取有用信息。二者分别称为密码编码学和密码分析学，二者互逆，互相反映，特性又有所差别。

密码体制在密码发展史上是指加密算法和实现传输的设备，主要有五种典型密码体制，分别为： 文学替换密码体制、机械密码体制、序列密码体制、分组密码体制、公开密钥密码体制，其中密码学研究目前较为活跃的是上世纪70年代中期出现的公开密钥密码体制。

二、传统密码应用密码体制

在1949年香农的《保密系统的通信理论》发表之前，密码传输主要通过简单置换和代换字符实现，这样简单的加密形式一般属于传统密码的范畴。

置换密码通过改变明文排列顺序达到加密效果，而代换密码则涉及模运算、模逆元、欧拉函数在仿射密码当中的基本理论运用。

传统密码应用以仿射密码和Hill密码为代表，本文由于篇幅所限，就以运用线性代数思想对明文进行加密处理的Hill密码为例，简述其加密思想。

Hill密码，即希尔密码，在1929年由数学家Lester Hill在杂志《American Mathematical Monthly》

上发表文章首次提出，其基本的应用思想是运用线性代换将连续出现的n个明文字母替换为同等数目的密文字母，替换密钥是变换矩阵，只需要对加密信息做一次同样的逆变换即可。

三、现代密码应用

香农在1949年发表的《保密系统的通信理论》上将密码学的发展分为传统密码学与现代密码学，这篇论文也标志着现代密码学的兴起。

香农在这篇论文中首次将信息论引入密码学的研究当中，其中，概率统计和熵的概念对于信息源、密钥源、传输的密文和密码系统的安全性作出数学描述和定量分析，进而提出相关的密码体制的应用模型。

他的论述成果为现代密码学的发展及进行信息破译的密码分析学奠定理论基础，现代的对称密码学以及公钥密码体制思想对于香农的这一理论和数论均有不同程度的涉及。

现代密码应用的代表是以字节处理为主的AES算法、以欧拉函数为应用基础的RSA公钥算法以及运用非确定性方案选择随机数进行数字签名并验证其有效性的El Gamal签名体制，本文以AES算法为例，简述现代密码应用的基本思想。

AES算法的处理单位是计算机单位字节，用128位输入明文，然后输入密钥K将明文分为16字节，整体操作进行十轮之后，第一轮到第九轮的轮函数一样，包括字节代换、行位移、列混合和轮密钥加四个操作，最后一轮迭代不执行列混合。

而且值得一提的是在字节代换中所运用到的S盒置换是运用近世代数的相关知识完成加密计算的。

四、结语

本文通过明确密码学在不同发展阶段的加密及运作情况，然后主要介绍密码学中数学方法及理论，包括数论、概率论的应用理论。

随着现代密码学的活跃发展，数学基础作为信息加密工具与密码学联系越来越密切，密码学实际操作的各个步骤都与数学理论联系甚密，数学密码已经成为现代密码学的主流学科。

当然，本文论述的数学理论与密码学的应用还只是二者关系皮毛，也希望看到有关专家对这一问题作出更深层次的论述，以促进应用数学理论与密码学发展之间更深层次的沟通与发展。

关于密码学与密匙管理的信息安全技术论文，3000字。不要地址，要直接的

　　信息安全的密码学与密匙管理

　　一 摘要：
　　密码系统的两个基本要素是加密算法和密钥管理。加密算法是一些公式和法则，它规定了明文和密文之间的变换方法。由于密码系统的反复使用，仅靠加密算法已难以保证信息的安全了。事实上，加密信息的安全可靠依赖于密钥系统，密钥是控制加密算法和解密算法的关键信息，它的产生、传输、存储等工作是十分重要的。
　　二 关键词：密码学 安全 网络 密匙 管理
　　三 正文：
　　密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变化的客观规律，应用于编制密码以保守通信秘密的，称为编码学；应用于破译密码以获取通信情报的，称为破译学，总称密码学。
　　密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段。依照这些法则，变明文为密文，称为加密变换；变密文为明文，称为脱密变换。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据等都可实施加、脱密变换。
　　密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的，并随着先进科学技术的应用，已成为一门综合性的尖端技术科学。它与语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算机科学等有着广泛而密切的联系。它的现实研究成果，特别是各国政府现用的密码编制及破译手段都具有高度的机密性。
　　密码学包括密码编码学和密码分析学。密码体制设计是密码编码学的主要内容，密码体制的破译是密码分析学的主要内容，密码编码技术和密码分析技术是相互依相互支持、密不可分的两个方面。密码体制有对称密钥密码体制和非对称密钥密码体制。对称密钥密码体制要求加密解密双方拥有相同的密钥。而非对称密钥密码体制是加密解密双方拥有不相同的密钥，在不知道陷门信息的情况下，加密密钥和解密密钥是不能相互算出的。
　　对称密钥密码体制中,加密运算与解密运算使用同样的密钥。这种体制所使用的加密算法比较简单，而且高效快速、密钥简短、破译困难，但是存在着密钥传送和保管的问题。例如：甲方与乙方通讯，用同一个密钥加密与解密。首先，将密钥分发出去是一个难题，在不安全的网络上分发密钥显然是不合适的；另外，如果甲方和乙方之间任何一人将密钥泄露，那么大家都要重新启用新的密钥。通常,使用的加密算法 比较简便高效,密钥简短,破译极其困难。但是,在公开的计算机网络上安全地传送和保管密钥是一个严峻的问题。1976年,Diffie和Hellman为解决密钥管理问题,在他们的奠基性的工作"密码学的新方向"一文中,提出一种密钥交换协议,允许在不安全的媒体上通讯双方 交换信息,安全地达成一致的密钥,它是基于离散指数加密算法的新方案:交易双方仍然需要协商密钥，但离散指数算法的妙处在于:双方可以公开提交某些用于运算的数据，而密钥却在各自计算机上产生，并不在网上传递。在此新思想的基础上,很快出现了"不对称密钥密码体 制",即"公开密钥密码体制",其中加密密钥不同于解密密钥,加密密钥公之于众,谁都可以用,解密密钥只有解密人自己知道,分别称为"公开密钥"和"秘密密钥", 由于公开密钥算法不需要联机密钥服务器，密钥分配协议简单，所以极大地简化了密钥管理。除加密功能外，公钥系统还可以提供数字签名。目前，公开密钥加密算法主要有RSA、Fertezza、EIGama等。我们说区分古典密码和现代密码的标志，也就是从76年开始，迪非，赫尔曼发表了一篇叫做《密码学的新方向》的文章，这篇文章是划时代的；同时1977年美国的数据加密标准（DES）公布，这两件事情导致密码学空前研究。以前都认为密码是政府、军事、外交、安全等部门专用，从这时候起，人们看到密码已由公用到民用研究，这种转变也导致了密码学的空前发展。迄今为止的所有公钥密码体系中，RSA系统是最著名、使用最广泛的一种。RSA公开密钥密码系统是由、和n三位教授于1977年提出的，RSA的取名就是来自于这三位发明者姓氏的第一个字母。RSA算法研制的最初目标是解决利用公开信道传输分发 DES 算法的秘密密钥的难题。而实际结果不但很好地解决了这个难题，还可利用 RSA 来完成对电文的数字签名，以防止对电文的否认与抵赖，同时还可以利用数字签名较容易地发现攻击者对电文的非法篡改，从而保护数据信息的完整性。
　　在网上看到这样一个例子，有一个人从E-mail信箱到用户Administrator，统一都使用了一个8位密码。他想:8位密码，怎么可能说破就破，固若金汤。所以从来不改。用了几年，没有任何问题，洋洋自得，自以为安全性一流。恰恰在他最得意的时候，该抽他嘴巴的人就出现了。他的一个同事竟然用最低级也是最有效的穷举法吧他的8位密码给破了。还好都比较熟，否则公司数据丢失，他就要卷着被子回家了。事后他问同事，怎么破解的他的密码，答曰:只因为每次看他敲密码时手的动作完全相同，于是便知道他的密码都是一样的，而且从不改变。这件事情被他引以为戒，以后密码分开设置，采用10位密码，并且半年一更换。我从中得出的教训是，密码安全要放在网络安全的第一位。因为密码就是钥匙，如果别人有了你家的钥匙，就可以堂而皇之的进你家偷东西，并且左邻右舍不会怀疑什么。我的建议，对于重要用户，密码要求最少要8位，并且应该有英文字母大小写以及数字和其他符号。千万不要嫌麻烦，密码被破后更麻烦。
　　密码设的越难以穷举，并不是带来更加良好的安全性。相反带来的是更加难以记忆，甚至在最初更改的几天因为输人缓慢而被别人记住，或者自己忘记。这都是非常糟糕的，但是密码难于穷举是保证安全性的前提。矛盾着的双方时可以互相转化的，所以如何使系统密码既难以穷举又容易记忆呢，这就是门科学了。当然，如果能做到以下几点，密码的安全还是有保障的。
　　1、采用10位以上密码。
　　对于一般情况下，8位密码是足够了，如一般的网络社区的密码、E-mail的密码。但是对于系统管理的密码，尤其是超级用户的密码最好要在10位以上，12位最佳。首先，8位密码居多，一般穷举工作的起始字典都使用6位字典或8位字典，10位或12位的字典不予考虑。其次，一个全码8位字典需要占去4G左右空间，10位或12位的全码字典更是天文数字，要是用一般台式机破解可能要到下个千年了，运用中型机破解还有有点希望的。再次，哪怕是一个12个字母的英文单词，也足以让黑客望而却步。
　　2、使用不规则密码。
　　对于有规律的密码，如:alb2c3d4e5f6，尽管是12位的，但是也是非常好破解的。因为现在这种密码很流行，字典更是多的满天飞，使用这种密码等于自杀。
　　3、不要选取显而易见的信息作为口令。
　　单词、生日、纪念日、名字都不要作为密码的内容。以上就是密码设置的基本注意事项。密码设置好了，并不代表万事大吉，密码的正确使用和保存才是关键。要熟练输入密码，保证密码输人的速度要快。输人的很慢等于给别人看，还是熟练点好。不要将密码写下来。密码应当记在脑子里，千万别写出来。不要将密码存人计算机的文件中。不要让别人知道。不要在不同系统上使用同一密码。在输人密码时最好保证没有任何人和监视系统的窥视。定期改变密码，最少半年一次。这点尤为重要，是密码安全问题的关键。永远不要对自己的密码过于自信，也许无意中就泄漏了密码。定期改变密码，会使密码被破解的可能性降到很低的程度。4、多方密钥协商问题
　　当前已有的密钥协商协议包括双方密钥协商协议、双方非交互式的静态密钥协商协议、双方一轮密钥协商协议、双方可验证身份的密钥协商协议以及三方相对应类型的协议。如何设计多方密钥协商协议？存在多元线性函数(双线性对的推广)吗？如果存在，我们能够构造基于多元线性函数的一轮多方密钥协商协议。而且，这种函数如果存在的话，一定会有更多的密码学应用。然而，直到现在，在密码学中，这个问题还远远没有得到解决。

　　参考文献：
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密码学在信息安全中的作用概述

引言
基于日常生活，同学们对密码的了解可能仅仅直观来自于社交账号的密码，银行卡的密码，若再提及电脑，可能就是开机密码。而严格的来说，上述所举密码都不是密码学中的密码，他们都只是一种口令。密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变化的客观规律，应用于编制密码以保守通信秘密的，称为编码学；应用于破译密码以获取通信情报的，称为破译学，总称密码学。这里方便理解，我们可以举“门锁”的技术机制，因为它能在一定程度上反映密码学的技术思想。

一、密码学的作用
那么密码学的作用是什么呢？它是一门用来研究如何隐密地传递信息的学科。在现代特别指对信息以及其传输的数学性研究，常被认为是数学和计算机科学的分支，和信息论也密切相关。著名的密码学者Ron Rivest解释道：“密码学是关于如何在敌人存在的环境中通讯”。自工程学的角度，这相当于密码学与纯数学的异同。密码学是信息安全等相关议题，如认证、访问控制的核心。密码学的首要目的是隐藏信息的涵义，并不是隐藏信息的存在。由此可见，密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段，使得交流的信息获得安全保障不被他人获取。通俗一点来说，就是使信息伪装化，使未授权者不能得到信息的真实含义。

二、密码学的一些相关概念
首先不得不提的是加密密钥。因为加密解密都在它的控制下进行。其次是加密算法，它是用于加密的一簇数学变换，相应的，用于解密的一簇数学变换称为解密算法，而且解密算法是加密算法的逆运算，掌握了加密密钥和算法的人才算授权了的人。依照这些法则，变明文为密文（称为加密变换），变密文为明文（成为脱密变换），合法的通信双方就得以进行信息交流。

三、密码的三个性质
保密性，保真性和保完整性。所以密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的，并随着先进科学技术的应用，已成为一门综合性的尖端技术科学。它与语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算机科学等有着广泛而密切的联系。它的现实研究成果，特别是各国政府现用的密码编制及破译手段都具有高度的机密性。

四、密码的由来与信息安全的联系
大约在公元前1900年前，古埃及一位奴隶主的墓志铭中就出现了一些古怪的符号。西方密码学家认为这是密码的最早出现。一般，墓志铭不需要保密，这样做大概是出于对墓主人的尊敬和追求文字表达的艺术性。而随着互联网的急速发展，网络信息的安全成了一项重大问题。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据等都可实施加、脱密变换，如今特别是在于电脑与网络安全所使用的技术，如访问控制与信息的机密性。所以密码学与计算机科学相互促进发展。现在密码学已被广泛应用在日常生活：包括自动柜员机的芯片卡、电脑使用者存取密码、电子商务等等。
要说到密码与信息安全的关系，不难理解，密码是信息安全的关键技术或核心技术。从而，国际上，密码属于一个国家的主权。即，任何一个国家有自主选。再由于信息所需的保密性，几乎所有的信息安全领域都要应用密码技术，所以密码也是信息安全的共性技术。那么密码对信息安全的重要性也可见一斑了。

五、信息安全的专业定义
信息安全是指信息系统（包括硬件、软件、数据、人、物理环境及其基础设施）受到保护，不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统连续可靠正常地运行，信息服务不中断，最终实现业务连续性。信息安全主要包括以下五方面的内容，即需保证信息的保密性、真实性、完整性、未授权拷贝和所寄生系统的安全性。其根本目的就是使内部信息不受内部、外部、自然等因素的威胁。为保障信息安全，要求有信息源认证、访问控制，不能有非法软件驻留，不能有未授权的操作等行为。既然有人想要对信息进行加密处理，那么也有敌人想要破解密码从而截取信息。

六、密码破译的发展与信息安全的联系
1412年，波斯人卡勒卡尚迪所编的百科全书中载有破译简单代替密码的方法。到16世纪末期，欧洲一些国家设有专职的破译人员，以破译截获的密信。密码破译技术有了相当的发展。1863年普鲁士人卡西斯基所著《密码和破译技术》，以及1883年法国人克尔克霍夫所著《军事密码学》等著作，都对密码学的理论和方法做过一些论述和探讨。
不得不说，两次世界大战对于密码学和信息安全来说都是发展的“绝胜时期”。第一次世界大战中的密码斗法。美国破译其他国家密码，一战结束后，军情处8 科被解散。雅德利带领留下的50多人成立了美国黑室”，专门破译各国的外交密电。1917-1929，雅德利领导的“美国黑室”小组破译了45000多份密电，包括中国、德国、英国、法国、俄国等20多国。1927.10雅德利经营了十几年的 “美国黑室”被国务卿关闭，理由是“君子之间不偷看信件”。此语成为美国密码史上的一句名言。后来，雅德利把这段经历写成一本书《美国黑室》。第二次世界大战中的密码斗法。二战时期密码技术有了很大提高，
一战时的密码技术主要依靠手工进行加解密，密码的复杂程度、安全性和加解密速度都不够高，密码破译人员主要由语言专家，猜谜专家，象棋冠军组成。战时的密码技术实现了机电化，加解密用机电装置进行，密码的复杂程度、安全性和加解密速度都有很大提高。密码破译人员也有数学专家的加入，并发挥主力作用。军事家评价：“盟军在密码方面的成功，使第二次世界大战提前十年结束”。
中国的抗日战争是第二次世界大战的重要组成部分，值得骄傲的是中国人破译了日本部分密码，为赢得战争胜利作出了重要贡献为赢得战争胜利作出了重要贡献1938年底雅德利来重庆任军统密码破译顾问，为军统培训了200多名密码人才，1940.7回国。后来我国破译了日本间谍的重庆气象密电，抓获了间谍；还破译了汪伪的一个间谍密码，并抓获了间谍；还破译了日本空军的密码，使重庆空战损失减小；还破译了日本外务省的部分密码，获得了珍珠港事件前的部分情报。
到1949年美国人香农发表了《秘密体制的通信理论》一文，应用信息论的原理分析了密码学中的一些基本问题。自19世纪以来，由于电报特别是无线电报的广泛使用，为密码通信和第三者的截收都提供了极为有利的条件。通信保密和侦收破译形成了一条斗争十分激烈的隐蔽战线。当今世界各主要国家的政府都十分重视密码工作，有的设立庞大机构，拨出巨额经费，集中数以万计的专家和科技人员，投入大量高速的电子计算机和其他先进设备进行工作。与此同时，各民间企业和学术界也对密码日益重视，不少数学家、计算机学家和其他有关学科的专家也投身于密码学的研究行列，更加速了密码学的发展。最终密码学终于成为一门独立的学科。

七、密码学与信息安全的联系
密码学是一门跨学科科目，从很多领域衍生而来：它可以被看做是信息理论，却使用了大量的数学领域的工具，众所周知的如数论和有限数学。信息安全也是一门涉及计算机科学、网络技术、通信技术、密码技术、信息安全技术、应用数学、数论、信息论等多种学科的综合性学科。
信息作为一种资源，它的普遍性、共享性、增值性、可处理性和多效用性，使其对于人类具有特别重要的意义。我国的改革开放带来了各方面信息量的急剧增加，并要求大容量、高效率地传输这些信息。传输信息的方式很多，有局域计算机网、互联网和分布式数据库，有蜂窝式无线、分组交换式无线、卫星电视会议、电子邮件及其它各种传输技术。信息在存储、处理和交换过程中，都存在泄密或被截收、窃听、窜改和伪造的可能性，所以安全的保障被高度重视起来。
不管是机构还是个人，正把日益繁多的事情托付给计算机来完成，敏感信息正经过脆弱的通信线路在计算机系统之间传送，专用信息在计算机内存储或在计算机之间传送，电子银行业务使财务账目可通过通信线路查阅，执法部门从计算机中了解罪犯的前科，医生们用计算机管理病历，所有这一切，最重要的问题是不能在对非法（非授权）获取（访问）不加防范的条件下传输信息。由此我们提出安全策略这个术语，信息安全策略是指为保证提供一定级别的安全保护所必须遵守的规则。实现信息安全，不但靠先进的技术，而且也得靠严格的安全管理，法律约束和安全教育。

八、密码学与信息安全共同迅速发展
中国信息安全行业起步较晚，自本世纪初以来经历了三个重要发展阶段(萌芽、爆发和普及阶段，产业规模逐步扩张。带动了市场对信息安全产品和服务需求的持续增长;另外，政府重视和政策扶持也不断推动我国信息安全产业的快速发展。据《2013-2017年中国信息安全行业发展前景与投资战略规划分析报告》数据显示，2010年中国信息安全产品市场规模达到111.74亿元，同比增长20.23%。前瞻网认为，信息安全行业具有较大发展潜力，但目前国内互联网行业的信息安全形势不容乐观，随着网络日益渗透到社会生活的各个方面，增强网络信息安全意识、提升信息安全防范措施变得尤为迫切。
2012年信息安全产业将步入高速发展阶段，而整个互联网用户对安全产品的要求也转入“主动性安全防御”。随着用户安全防范意识正在增强，主动性安全产品将更受关注，主动的安全防御将成为未来安全应用的主流。
信息安全的市场主流电子商务将加密技术作为基本安全措施。加密技术分为两类，即对称加密和非对称加密。一、对称加密又称私钥加密，即信息的发送方和接收方用同一个密钥去加密和解密数据。它的最大优势是加/解密速度快，适合于对大数据量进行加密，但密钥管理困难。如果进行通信的双方能够确保专用密钥在密钥交换阶段未曾泄露，那么机密性和报文完整性就可以通过这种加密方法加密机密信息、随报文一起发送报文摘要或报文散列值来实现。二、
非对称加密又称公钥加密，使用一对密钥来分别完成加密和解密操作，其中一个公开发布（即公钥），另一个由用户自己秘密保存（即私钥）。信息交换的过程是：甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公钥向其他交易方公开，得到该公钥的乙方使用该密钥对信息进行加密后再发送给甲方，甲方再用自己保存的私钥对加密信息进行解密
因为在互联网上，每台计算机都存在或多或少的安全问题。安全问题必然会导致严重后果。诸如系统被破坏，数据丢失，机密被盗和直接、间接的经济损失，这都是不容忽视的问题。既然说到安全，我们经常提到要使用防火墙、杀毒软件等等。而密码技术的有一个劣势就是密码不擅长解决信息处理形态的安全问题。这是目前病毒泛滥，而我们又没有很好办法的根本原因。因此请记住：“再好的密码也不能杀病毒，再好的杀病毒软件也不能当密码用”。两者都很重要！

说了这么多，密码学与信息安全就是相辅相成的关系。密码学因信息安全得以更快发展，信息在密码学的保障下得以安全交流。

参考文献：
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　　[3]许治坤,王伟等.网络渗透技术，电子工业出版社，2005-5-11.
　　[4]武新华,翟长森等,黑客攻防秘技大曝光,清华大学出版社,2006．

。。这是我之前纯手写的，还能关于密码学的，觉得能用就拿去吧

信息与安全

随着信息技术应用的飞速发展，互联网应用的不断普及，基于网络的业务活动的发展以及全球经济一体化进程的加快，人们在享受信息所带来的巨大利益的同时，也面临着信息安全的严峻考验。根据中国互联网络信息中心和国家互联网应急中心联合发布的《2009年中国网民网络信息安全状况调查报告》显示：2009年，71.9%的网民发现浏览器配置被修改，50.1%的网民发现网络系统无法使用，45.0%的网民发现数据文件被损坏，41.5%的网民发现操作系统崩溃，而发现QQ、MSN密码、邮箱账号曾经被盗的网民占32.3%。2009年，网民处理安全事件所支出的服务费用共计153亿元人民币；在实际产生费用的人群中，人均费用约588.90元。

因此，如何有效地保护信息的安全是一个重要的研究课题，是国家现在与未来安全保障的迫切需求。随着人们对信息安全意识的提升，信息系统的安全问题越来越受到关注，因此如何构筑信息和网络安全体系已成为信息化建设所要解决的一个迫切问题。计算机网络化、规模化成为趋势，然而计算机信息系统却面临更多新的问题和挑战。

信息系统由网络系统、主机系统和应用系统等要素组成，其中每个要素都存在着各种可被攻击的漏洞、网络线路有被窃听的危险；网络连接设备、操作系统和应用系统所依赖的各种软件在系统设计、协议设计、系统实现以及配置等各个环节都存在着安全弱点和漏洞，有被利用和攻击的危险。面对一个日益复杂的信息安全环境，我们需要动态地、发展地认识信息安全并采取相应的保障措施。

7.1.1　信息与信息安全

“安全”在《高级汉语大词典》中的意思是“不受威胁，没有危险、危害、损失”。安全的定义是：远离危险的状态或特性，为防范间谍活动或蓄意破坏、犯罪、攻击或逃跑而采取的措施。在涉及“安全”词汇时，通常会与网络、计算机、信息和数据相联系，而且具有不同的侧重和含义。其基本含义为“远离危险的状态或特性”或“主观上不存在威胁，主观上不存在恐惧”。在各个领域都存在安全问题，安全是一个普遍存在的问题。信息和数据安全的范围要比网络安全和计算机安全更为广泛。它包括了信息系统中从信息的产生直至信息的应用这一全部过程。我们日常生活中接触的数据比比皆是，考试的分数、银行的存款、人员的年龄、商品的库存量等，按照某种需要或一定的规则进行收集，经过不同的分类、运算和加工整理，形成对管理决策有指导价值和倾向性说明的信息。

按字面意思，可以将信息安全理解为“信息安全就是使得信息不受威胁、损失”。但要全面完整地定义信息安全，则不是一件很容易的事。

国际标准化组织（ISO）定义的信息安全是“在技术上和管理上为数据处理系统建立的安全保护，保护计算机硬件、软件和数据不因偶然和恶意的原因而遭到破坏、更改和泄露”。此概念偏重采取的措施。

欧盟在1991年《信息安全评估标准（Version 1.2）》中将信息安全定义为：“在既定的密级条件下，网络与信息系统抵御意外事件，对危及所存储或传输的数据以及经由这些网络和系统所提供的服务的可用性、真实性、完整性和机密性的行为进行防御的能力。”

我国信息安全专家沈昌祥院士将信息安全定义为：保护信息和信息系统不被未经授权的访问、使用、泄露、修改和破坏，为信息和信息系统提供保密性、完整性、可用性、可控性和不可否认性。

信息安全是指信息网络的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统连续可靠正常地运行，信息服务不中断。信息安全的实质就是要保护信息系统或信息网络中的信息资源免受各种类型的威胁、干扰和破坏，即保证信息的安全性。但信息安全是相对的。可见安全界对信息安全的概念并未达成一致，对于信息安全的理解也随着信息技术及其应用的扩展而加深。1996年美国国防部在国防部对信息保障（IA）做了如下定义：保护和防御信息及信息系统，确保其可用性、完整性、保密性、可认证性、不可否认性等特性。这包括在信息系统中融入保护、检测、反应功能，并提供信息系统的恢复功能。

该定义将信息安全的定义拓展到了信息保障，突出了信息安全保障系统的多种安全能力及其对组织业务职能的支撑作用。用“保障”一词代替安全的主要目的有两个：一是使用这一质量领域的用词反映高度信息化社会的安全内涵，即把可靠性、服务品质等概念纳入其中；二是从管理需要出发，将安全防范的内容从防外部扩大到内外兼防，表明其看待信息安全问题的视角已经不再局限于单个维度，而是将信息安全问题抽象为一个由信息系统、信息内容、信息系统的所有者和运营者、信息安全规则等多个因素构成的一个多维问题空间。这些变化均反映了人们对信息安全的意义、内容、实现方法等一直在不断地思索和实践。

世界著名黑客米特尼克（Kevin Mitnick）在接受美国参议院一个安全专家组的咨询时曾说过：只要一个人有时间、金钱和动机，他就可以进入世界任何一台电脑。米特尼克的话并非危言耸听。15岁的他就入侵了北美空中防护指挥系统，并先后入侵了美国五角大楼、美国联邦调查局（FBI），以及几乎全美国所有计算机公司的电脑系统。

米特尼克的话反映了这样一个事实：网络世界没有绝对的安全。从屡屡传出的美国五角大楼遭受黑客入侵的消息中，我们也可以得到这一结论：戒备森严的五角大楼都难免被黑客攻入，其他的计算机系统又如何确保安全？事实上，无论是在理论上还是技术上，要想提供100%的安全保证都是不现实的。

因此，信息安全是一个动态变化的概念，要完整地理解信息安全，需要从信息安全的属性和内容两方面入手。

在美国国家信息基础设施（NII）的相关文献中，给出了安全的五个属性：机密性（Confidentiality）、可用性（Availability）、完整性（Integrity）、可控性（Controllability）和不可否认性（Non repudiation）。其中可用性、机密性、完整性是人们在不断实践和探索过程中，总结了信息安全的三个基本属性。随着信息技术的发展与应用，可控性和不可否认性作为信息安全的属性也得到了大多数学者的认可。

信息的机密性是指确保只有那些被授予特定权限的人才能够访问到信息。它是信息安全一诞生就具有的特性，也是信息安全主要的研究内容之一。更通俗地讲，就是说未授权的用户不能够获取敏感信息。信息的机密性依据信息被允许访问对象的多少而不同，一般可以根据信息的重要程度和保密要求将信息分为不同密级，如所有人员都可以访问的信息为公开信息，需要限制访问的信息为敏感信息或秘密信息，根据信息的重要程度和保密要求将信息分为不同密级。例如，军队内部文件一般分为秘密、机密和绝密三个等级，已授权用户根据所授予的操作权限可以对保密信息进行操作。有的用户只可以读取信息，有的用户既可以进行读操作又可以进行写操作。

信息的完整性是指要保证信息和处理方法的正确性和完整性，即网络中的信息不会被偶然或者蓄意地进行删除、修改、伪造、插入等破坏，保证授权用户得到的信息是真实的。信息的完整性包括两个方面含义：一方面是指在信息的生命周期中，使用、传输、存储信息的过程中不发生篡改信息、丢失信息、错误信息等现象；另一方面是指确保信息处理的方法的正确性，使得处理后的信息是系统所需的、获得正确的、适用的信息，执行不正当的操作，有可能造成重要文件的丢失，甚至整个系统的瘫痪。

信息的可用性是指授权主体在需要信息时能及时得到服务的能力。指确保那些已被授权的用户在他们需要的时候，确实可以访问得到所需要的信息，即信息及相关的信息资产在授权人需要的时候，可以立即获得。例如，通信线路中断故障、网络的拥堵会造成信息在一段时间内不可用，影响正常的业务运营，这是信息可用性的破坏由于服务器负荷过大而使得授权用户的正常操作不能及时得到响应，或者由于网络通讯线路的断开使得信息无法获取等，这些都是属于对信息的可用性的破坏。提供信息的系统必须能适当地承受攻击并在失败时恢复。

信息的可控性是指对信息和信息系统实施安全监控管理，防止非法利用信息和信息系统。对于信息系统中的敏感信息资源的主体，如果任何主体都能访问、对信息进行篡改、窃取以及恶意散播的话，安全系统显然会失去了效用。对访问信息资源的人或主体的使用方式进行有效控制，是信息安全的必然要求，从国家层面看，信息安全的可控性不但涉及信息的可控性，还与安全产品、安全市场、安全厂商、安全研发人员的可控性紧密相关。严格控制和规范获得信息的主体对信息进行修改、更新、删除、拷贝、传输等操作的权限是提高信息可控性的主要途径和方法。

信息的不可否认性也称抗抵赖性、不可抵赖性，是指在网络环境中，信息交换的双方不能否认其在交换过程中发送信息或接收信息的行为。它是传统的不可否认需求在信息社会的延伸。在日常生活中，人们通过纸介质上的印章或签名来解决信息的不可否认性问题。但在电子政务和电子商务应用系统中，传统的印章或签名已不能使用，当前只有依靠数字签名技术来解决信息的不可否认性问题。人类社会的各种商务和政务行为是建立在信任的基础上的，传统的公章、印戳、签名等手段便是实现不可否认性的主要机制，信息的不可否认性与此相同，也是防止实体否认其已经发生的行为。信息的不可否认性分为原发不可否认（也称原发抗抵赖）和接收不可否认（也称接收抗抵赖），前者用于防止发送者否认自己已发送的数据和数据内容；后者防止接收者否认已接收过的数据和数据内容，实现不可否认性的技术手段一般有数字证书和数字签名。

7.1.2　信息安全的主要研究内容

信息安全是一门涉及计算机科学、网络技术、通信技术、密码技术、信息安全技术、应用数学、数论、信息论等多种学科的综合性学科。其研究内容主要包括以下两个方面：一方面是信息本身的安全，主要是保障个人数据或企业的信息在存储、传输过程中的保密性、完整性、合法性和不可抵赖性，防止信息的泄露和破坏，防止信息资源的非授权访问；另一方面是信息系统或网络系统的安全，主要是保障合法用户正常使用网络资源，避免病毒、拒绝服务、远程控制和非授权访问等安全威胁，及时发现安全漏洞，制止攻击行为等。

关于信息安全的内容，美国国家电信与信息系统安全委员会（NTISSC）主席、美国C3I负责人、前国防部副部长 Latham认为，信息安全应包括以下六个方面内容：通信安全（COMSEC）、计算机安全（COMPUSEC）、符合瞬时电磁脉冲辐射标准（TEMPEST）、传输安全（TRANSEC）、物理安全（Physical Security）、人员安全（Personnel Security）。在我国，学者们较为公认的信息安全一般包括实体安全、运行安全、数据安全和管理安全四个方面的内容。

现代信息系统中的信息安全其核心问题是密码理论及其应用，其基础是可信信息系统的构作与评估。总的来说，目前在信息安全领域人们所关注的焦点主要有以下几方面：

（1）密码理论与技术。密码理论与技术主要包括两部分，即基于数学的密码理论与技术（包括公钥密码、分组密码、序列密码、认证码、数字签名、Hash函数、身份识别、密钥管理、PKI技术等）和非数学的密码理论与技术（包括信息隐形、量子密码、基于生物特征的识别理论与技术）。密码技术特别是加密技术是信息安全技术中的核心技术，国家关键基础设施中不可能引进或采用别人的加密技术，只能自主开发。目前我国在密码技术的应用水平方面与国外还有一定的差距。

（2）安全协议理论与技术。安全协议的研究主要包括两方面内容，即安全协议的安全性分析方法研究和各种实用安全协议的设计与分析研究。安全协议的安全性分析方法主要有两类：一类是攻击检验方法，一类是形式化分析方法，其中安全协议的形式化分析方法是安全协议研究中最关键的研究问题之一，它的研究始于20世纪80年代初，目前正处于百花齐放、充满活力的阶段。许多一流大学和公司的介入，使这一领域成为研究热点。随着各种有效方法及思想的不断涌现，这一领域在理论上正在走向成熟。在安全协议的研究中，除理论研究外，实用安全协议研究的总趋势是走向标准化。我国学者虽然在理论研究方面和国际上已有协议的分析方面做了一些工作，但在实际应用方面与国际先进水平还有一定的差距。

（3）安全体系结构理论与技术。安全体系结构理论与技术主要包括：安全体系模型的建立及其形式化描述与分析，安全策略和机制的研究，检验和评估系统安全性的科学方法和准则的建立，符合这些模型、策略和准则的系统的研制（比如安全操作系统、安全数据库系统等）。我国在系统安全的研究与应用方面与先进国家和地区存在很大差距。近几年来，我国进行了安全操作系统、安全数据库、多级安全机制的研究，但由于自主安全内核受控于人，难以保证没有漏洞。

（4）信息对抗理论与技术。信息对抗理论与技术主要包括：黑客防范体系，信息伪装理论与技术，信息分析与监控，入侵检测原理与技术，反击方法，应急响应系统，计算机病毒，人工免疫系统在反病毒和抗入侵系统中的应用等。该领域正在发展阶段，理论和技术都很不成熟，也比较零散。但它的确是一个研究热点。目前看到的成果主要是一些产品（比如IDS、防范软件、杀病毒软件等），攻击程序和黑客攻击成功的事件。当前在该领域最引人注目的问题是网络攻击，美国在网络攻击方面处于国际领先地位，有多个官方和民间组织在做攻击方法的研究。

（5）网络安全与安全产品。网络安全是信息安全中的重要研究内容之一，也是当前信息安全领域中的研究热点。研究内容包括：网络安全整体解决方案的设计与分析，网络安全产品的研发等。网络安全包括物理安全和逻辑安全。物理安全指网络系统中各通信、计算机设备及相关设施的物理保护，免于破坏、丢失等。逻辑安全包含信息完整性、保密性、非否认性和可用性。它是一个涉及网络、操作系统、数据库、应用系统、人员管理等方方面面的事情，必须综合考虑。

7.1.3　信息安全的产生与发展

在信息社会中，一方面，信息已成为人类的重要资产，对计算机技术的依赖程度越来越深，信息技术几乎渗透到了社会生活的方方面面。另一方面，由于信息具有易传播、易扩散、易毁损的特点，信息资产比传统的实物资产更加脆弱，更容易受到损害，因此随着人们对信息系统依赖程度的增加，信息安全问题也日益突出。

信息安全发展的历史分为三个阶段：通信安全发展阶段、计算机安全发展阶段和信息保障发展阶段。

7.1.3.1　通信安全发展阶段

通信安全发展阶段开始于20世纪40年代，其时代标志是1949年香农发表的《保密系统的信息理论》，该理论首次将密码学的研究纳入到科学的轨道。在这个阶段所面临的主要安全威胁是搭线窃听和密码分析，其主要保护措施是数据加密。

20世纪40年代以前，通信安全也叫通信保密，是战争的需要。40年代还增加了电子安全，实际上就是电子通信安全。50年代欧美国家把通信安全和电子安全合称为信号安全，包括了调制和加密，密码学是这个阶段的重要技术，变成了军方拥有的技术，就像武器一样，被控制起来。在这一阶段，虽然计算机已经出现，但是非常脆弱，加之由于当时计算机速度和性能比较落后，使用范围有限，因此该阶段重点是通过密码技术解决通信保密问题。

7.1.3.2　计算机安全发展阶段

进入到20世纪60年代，计算机的使用日渐普及，计算机安全提到日程上来。此时对计算机安全的威胁主要是非法访问、脆弱的口令、恶意代码（病毒）等，需要解决的问题是确保信息系统中硬件、软件及应用中的保密性、完整性、可用性。在这个时期，密码学也得到了很快发展，最有影响的两个大事件是：一件是Diffiee和Hellman于1976年发表的论文《密码编码学新方向》，该文导致了密码学上的一场革命，他们首次证明了在发送者和接收者之间无密钥传输的保密通信是可能的，从而开创了公钥密码学的新纪元；另一件是美国于1977年制定的数据加密标准 DES。这两个事件标志着现代密码学的诞生，是信息安全中的一个重大事件。1985年美国国防部的可信计算机系统安全评价标准（TCSEC）的公布意味着信息安全问题的研究和应用跨入了一个新的高度。

由于军方的参与和推动，计算机安全在密码算法及其应用、信息系统安全模型及评价两个方面取得了很大的进展，主要开发的密码算法有1977年美国国家标准局采纳的分组加密算法 DES（数据加密标准）；双密钥的公开密钥体制 RSA，该体制由 Rivest、Shamir、Adleman根据1976年Diffie与 Hellman在《密码编码学新方向》开创性论文中提出的思想创造的；1985年z和提出了椭圆曲线离散对数密码体制（ECC），该体制的优点是可以利用更小规模的软件、硬件实现有限域上同类体制的相同的安全性。

从美国的TCSEC开始，包括英、法、德、荷等四国发布了信息技术的安全评估准则，加拿大在1993年也发布了可信计算机产品评价准则，美国1993年也制定了联邦标准，最后由六国七方，在20世纪90年代中，提出了一个信息技术安全性评估通用准则（Common Criteria）。经过近10年的发展，该准则到现在已经基本成熟。

7.1.3.3　信息保障发展阶段

信息保障（Information Assurance,IA）是“通过保障信息的可用性、完整性、验证、保密以及非拒认来保护信息和信息系统的措施，包括通过保护、检测、响应等功能恢复信息系统。”资料来源：美国国防部2002年10月24日发表的《信息保障》国防部令。20世纪90年代以来，计算机网络迅速发展，对安全的需求不断地向社会各个领域扩展。此时的安全威胁主要表现在网络环境中黑客入侵、病毒破坏、计算机犯罪、情报窃取等。人们需要保护信息在存储、处理、传输、利用过程中不被非法访问或修改，确保合法用户得到服务和拒绝非授权用户服务。但是人们很快就发现，单靠计算机安全或是通信安全无法在存储、处理与系统转换阶段保障信息安全。信息系统安全就此应运而生，并赋予信息保障更广泛的含义。针对这一需求，人们开发了信息保障（IA）技术，用于在复杂或分布式通信网络中保障信息传递、处理和存储安全，使得接收的信息与原来发送的一致。这一阶段，由于对信息系统攻击日趋频繁和电子商务的发展，信息的安全不再局限于信息的保护，人们需要对整个信息和信息系统的保护和防御，包括保护、检测、反应和恢复能力。