Lecture 1: Introductory Security Concepts¶

信息安全的基本问题¶

一个系统、应用或协议的“安全性”总是相对于两项内容而言：希望实现的一组安全属性，以及攻击者具备的能力。因此，评价安全措施时需要同时考虑适用性、强度和成本，并区分无条件安全与计算安全。

安全的对象是资产。信息安全保护信息资产，保护措施可以分为：

预防（prevention）：避免资产受损；
检测（detection）：发现资产何时、由谁以及如何受损；
反应与恢复（reaction/recovery）：恢复资产或从损害中恢复。

CIA 三元组¶

信息保护最常用的三个目标是 CIA：

机密性（confidentiality）：防止未经授权的信息披露；
完整性（integrity）：防止未经授权的数据修改；
可用性（availability）：防止在需要时未经授权地阻止访问信息或资源。

对应的典型威胁分别是数据暴露、数据篡改和拒绝服务。

威胁、漏洞与攻击¶

安全策略规定系统希望满足的保护目标；
威胁（threat）是可能违反安全策略的方式；
对策（countermeasure）是用于抵御威胁的控制措施；
漏洞（vulnerability）是系统或其对策中的弱点；
攻击（attack）是威胁利用漏洞后的实际发生。

威胁可以是蓄意的，例如黑客入侵，也可以是意外的，例如把敏感文件发给错误的收件人。社会工程说明攻击不一定依赖技术手段，用户教育也是安全控制的一部分。

对手模型¶

对手（adversary）试图绕过系统安全。被动对手只尝试获取未经授权的信息，主动对手则可能修改、删除或伪造信息，未经授权传输信息，或阻止合法用户访问信息。设计系统时需要估计对手的动机、背景和能力，常见类别包括随意窥探、内部人员窥探、牟利型犯罪、商业或军事间谍活动，以及动机和技能不稳定的黑客行动者。

安全服务与安全机制¶

安全服务是应对威胁、实现安全目标的措施；安全机制是提供安全服务的具体手段。例如，加密可以提供机密性，数字签名可以支持完整性、来源认证和不可否认性。

常见安全服务¶

数据机密性：保护数据不被未经授权披露；
数据完整性：保护数据不被未经授权修改；
实体认证：在某一时刻验证通信实体声称的身份，通常用于连接建立阶段；
来源认证：验证数据来源，但本身不能防止重放或延迟；
访问控制：防止未经授权使用通信、信息或处理资源；
不可否认性：防止发送者否认发送过数据，或接收者否认收到数据。

安全机制可以分为特定机制和普遍机制。特定机制直接对应某类服务，例如数字签名；普遍机制服务于多个安全目标，例如事件检测和安全标记。

算法示例¶

加密：DES、3DES、AES，或 RSA、ECC；
消息认证码：CBC-MAC、HMAC；
数字签名：RSA、DSA、ECC；
哈希：SHA-3；
随机数：真随机数或伪随机数。

可以把关系概括为：安全目标描述需要保护什么，安全服务描述如何应对威胁，安全机制提供实现服务的手段，而算法是构建机制的基础组件。

安全标准¶

标准是由认可机构通过共识批准的文件，用于为重复性活动提供规则、指导或特征。标准的价值包括提高成本和时间效率、增强商业可信度与安全性。常见使用方式有第三方认证、组织自行声明符合，以及将标准作为新系统设计的参考。

标准也有局限：共识通常意味着妥协，文档可能被不一致地实现，商业压力可能造成部分实现，公司对标准的扩展也可能削弱互操作性。

主要标准组织¶

国际层面：ISO、IEC、ITU；
北美相关组织：IEEE、NIST、ANSI；
Internet 标准：主要由 IETF 制定，并以 RFC 形式发布；
公司或行业标准：例如 PKCS、SECG 和 PCI DSS。

小结¶

本讲建立了信息安全的基本词汇。分析安全问题时，应先明确需要保护的资产和安全目标，再描述对手能力、威胁与漏洞，最后选择合适的服务、机制、算法和标准。安全设计还需要覆盖预防、检测以及恢复过程。