Cybersecurity

CISP学习指南：密码学与安全

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CISP
  1. 一、密码系统基础
  2. 二、攻击面降低原则
  3. 三、信息系统安全保障评估
  4. 四、总结

密码学是信息安全的核心技术之一，通过加密技术保护数据的机密性、完整性和可用性。

一、密码系统基础

1.1 密码系统的组成

一个密码系统至少由5个部分组成。

密码系统的五个组成部分：

graph TB A["密码系统"] B["明文
Plaintext"] C["密文
Ciphertext"] D["加密算法
Encryption"] E["解密算法
Decryption"] F["密钥
Key"] A --> B A --> C A --> D A --> E A --> F B --> B1["原始数据"] C --> C1["加密后数据"] D --> D1["加密过程"] E --> E1["解密过程"] F --> F1["安全性核心"] style B fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2 style C fill:#fff3e0,stroke:#f57c00 style D fill:#e8f5e9,stroke:#388e3d style E fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2 style F fill:#ffcdd2,stroke:#c62828

加密和解密过程：

加密过程：
明文 + 加密算法 + 密钥 → 密文

解密过程：
密文 + 解密算法 + 密钥 → 明文

1.2 密码系统的安全性

密码系统的安全性由密钥决定。

💡 为什么密钥决定安全性

Kerckhoffs原则（柯克霍夫原则）：

🔐 核心思想

  • 密码系统的安全性应该依赖于密钥的保密性
  • 而不是依赖于算法的保密性
  • 即使算法公开，只要密钥保密，系统就是安全的

📜 原则内容

  • "系统的安全性不应依赖于对算法的保密"
  • "算法可以公开，但密钥必须保密"
  • "即使敌人知道算法，只要不知道密钥，就无法破解"

✅ 实践意义

  • 现代密码算法（如AES、RSA）都是公开的
  • 安全性完全依赖于密钥的保密性和长度
  • 密钥管理是密码系统最关键的环节

为什么不是算法决定安全性：

graph TB A["密码系统安全性"] B["❌ 错误观念"] C["✅ 正确理解"] A --> B A --> C B --> B1["依赖算法保密"] B --> B2["隐藏算法细节"] B --> B3["自创加密算法"] C --> C1["依赖密钥保密"] C --> C2["使用公开算法"] C --> C3["强密钥管理"] B1 --> B1A["算法可能泄露"] B2 --> B2A["无法经过验证"] B3 --> B3A["可能存在缺陷"] C1 --> C1A["密钥易于更换"] C2 --> C2A["经过广泛验证"] C3 --> C3A["安全性可控"] style B fill:#ffcdd2,stroke:#b71c1c style C fill:#c8e6c9,stroke:#2e7d32

选项分析：

选项 说明 为什么不正确
A. 加密算法 算法可以公开 算法公开不影响安全性
B. 解密算法 算法可以公开 算法公开不影响安全性
C. 加密和解密算法 算法可以公开 算法公开不影响安全性
D. 密钥 ✅ 正确答案 密钥的保密性决定安全性

💡 密钥安全性的重要性

密钥是密码系统的核心：

🔑 密钥的作用

  • 控制加密和解密过程
  • 决定密文的唯一性
  • 保证通信双方的身份

🛡️ 密钥安全要求

  • 密钥长度足够（如AES-256）
  • 密钥随机生成
  • 密钥安全存储
  • 密钥定期更换
  • 密钥安全分发

⚠️ 密钥泄露后果

  • 所有加密数据可被解密
  • 通信安全完全失效
  • 需要立即更换密钥
  • 可能需要重新加密所有数据

1.3 密钥管理

密钥生命周期管理：

graph LR A["密钥生成"] --> B["密钥分发"] B --> C["密钥存储"] C --> D["密钥使用"] D --> E["密钥更新"] E --> F["密钥销毁"] A --> A1["随机生成"] B --> B1["安全传输"] C --> C1["加密保护"] D --> D1["访问控制"] E --> E1["定期更换"] F --> F1["安全删除"] style A fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2 style B fill:#fff3e0,stroke:#f57c00 style C fill:#e8f5e9,stroke:#388e3d style D fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2 style E fill:#fce4ec,stroke:#c2185b style F fill:#ffebee,stroke:#c62828

密钥管理最佳实践：

密钥管理要点：
├── 生成阶段
│   ├── 使用密码学安全的随机数生成器
│   ├── 确保密钥长度符合安全标准
│   └── 避免使用弱密钥或可预测密钥
├── 分发阶段
│   ├── 使用安全通道传输密钥
│   ├── 采用密钥交换协议（如Diffie-Hellman）
│   └── 验证接收方身份
├── 存储阶段
│   ├── 加密存储密钥
│   ├── 使用硬件安全模块（HSM）
│   └── 实施访问控制
├── 使用阶段
│   ├── 最小权限原则
│   ├── 审计密钥使用
│   └── 防止密钥泄露
├── 更新阶段
│   ├── 定期更换密钥
│   ├── 密钥轮换策略
│   └── 保留旧密钥用于解密历史数据
└── 销毁阶段
    ├── 安全删除密钥
    ├── 覆写存储介质
    └── 记录销毁过程

二、攻击面降低原则

2.1 攻击面概念

攻击面是指系统中可能被攻击者利用的所有入口点和暴露点。

攻击面的组成：

graph TB A["攻击面"] B["网络攻击面"] C["软件攻击面"] D["物理攻击面"] E["人员攻击面"] A --> B A --> C A --> D A --> E B --> B1["开放端口"] B --> B2["网络服务"] B --> B3["网络协议"] C --> C1["应用程序"] C --> C2["操作系统"] C --> C3["第三方组件"] D --> D1["物理访问"] D --> D2["设备接口"] D --> D3["存储介质"] E --> E1["社会工程"] E --> E2["内部威胁"] E --> E3["权限滥用"] style B fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2 style C fill:#fff3e0,stroke:#f57c00 style D fill:#e8f5e9,stroke:#388e3d style E fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2

2.2 日志共享安全问题案例

案例背景：

某集团公司在各地分支机构部署前置机，总部要求前置机开放日志共享，由总部服务器采集进行集中分析。但发现攻击者也可通过共享从前置机中提取日志，导致部分敏感信息泄漏。

问题分析：

graph TB A["日志共享安全问题"] B["❌ 错误方案"] C["✅ 正确方案"] A --> B A --> C B --> B1["直接关闭日志共享"] B --> B2["接受此风险"] B --> B3["取消日志记录"] C --> C1["限制访问IP"] C --> C2["设置访问控制"] C --> C3["限定访问时间"] B1 --> B1A["影响安全分析"] B2 --> B2A["风险未缓解"] B3 --> B3A["失去审计能力"] C1 --> C1A["只允许总部IP"] C2 --> C2A["身份认证授权"] C3 --> C3A["减少暴露时间"] style B fill:#ffcdd2,stroke:#b71c1c style C fill:#c8e6c9,stroke:#2e7d32

💡 正确的处理措施

答案：只允许特定的IP地址从前置机提取日志，对日志共享设置访问控制且限定访问的时间

🎯 降低攻击面的原则

  • 不是完全关闭功能，而是限制访问
  • 保留必要功能，同时增强安全控制
  • 平衡安全性和可用性

✅ 具体措施

  • IP白名单：只允许总部服务器IP访问
  • 访问控制：实施身份认证和授权
  • 时间限制：仅在需要时开放访问
  • 加密传输：使用加密协议传输日志
  • 审计监控：记录所有访问行为

错误方案分析：

方案 问题 后果
A. 直接关闭日志共享 因噎废食 无法进行集中安全分析，失去安全监控能力
B. 接受此风险 消极应对 敏感信息持续泄露，安全风险未缓解
C. 取消日志记录 过度反应 失去审计能力，无法追溯安全事件
D. 限制访问控制 ✅ 正确 保留功能同时降低风险

2.3 攻击面降低策略

降低攻击面的通用策略：

graph TB A["攻击面降低策略"] B["最小化原则"] C["访问控制"] D["隔离防护"] E["监控审计"] A --> B A --> C A --> D A --> E B --> B1["最小权限"] B --> B2["最小服务"] B --> B3["最小暴露"] C --> C1["身份认证"] C --> C2["授权管理"] C --> C3["IP白名单"] D --> D1["网络隔离"] D --> D2["进程隔离"] D --> D3["数据隔离"] E --> E1["日志记录"] E --> E2["实时监控"] E --> E3["异常检测"] style B fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2 style C fill:#fff3e0,stroke:#f57c00 style D fill:#e8f5e9,stroke:#388e3d style E fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2

具体实施措施：

攻击面降低实施清单：
├── 网络层面
│   ├── 关闭不必要的端口和服务
│   ├── 使用防火墙限制访问
│   ├── 实施网络分段和隔离
│   └── 使用VPN加密远程访问
├── 应用层面
│   ├── 禁用不需要的功能
│   ├── 移除默认账户和示例代码
│   ├── 实施输入验证和输出编码
│   └── 定期更新和打补丁
├── 访问控制
│   ├── 实施最小权限原则
│   ├── 使用强身份认证（如MFA）
│   ├── IP白名单限制
│   └── 时间窗口限制
├── 数据保护
│   ├── 加密敏感数据
│   ├── 数据脱敏处理
│   ├── 安全日志管理
│   └── 定期备份
└── 监控审计
    ├── 实时监控异常行为
    ├── 记录所有访问日志
    ├── 定期安全审计
    └── 及时响应告警

三、信息系统安全保障评估

3.1 安全保障评估概念

信息系统安全保障评估是在信息系统所处运行环境中对信息系统安全保障的具体工作和活动进行客观的评估。

安全保障评估的关键要素：

graph TB A["安全保障评估"] B["评估依据
客观证据"] C["评估对象
安全保障工作"] D["评估范围
信息系统"] E["评估周期
生命周期"] F["评估结果
动态持续的信心"] A --> B A --> C A --> D A --> E A --> F B --> B1["收集客观证据"] C --> C1["评估安全工作"] D --> D1["包含人和管理"] E --> E1["覆盖全生命周期"] F --> F1["提供持续信心"] style B fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2 style C fill:#fff3e0,stroke:#f57c00 style D fill:#e8f5e9,stroke:#388e3d style E fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2 style F fill:#fce4ec,stroke:#c2185b

💡 安全保障评估的五个关键要素

正确答案：客观证据、安全保障工作、信息系统、生命周期、动态持续

1️⃣ 通过搜集的【客观证据】

  • 评估需要基于客观证据
  • 不是主观判断或猜测
  • 包括文档、记录、测试结果等

2️⃣ 向相关方提供【安全保障工作】能够实现其安全保障策略的信心

  • 评估的是安全保障工作的有效性
  • 验证安全策略的实施情况
  • 确认风险降低到可接受程度

3️⃣ 评估对象是【信息系统】

  • 不仅包括信息技术系统
  • 还包括人员和管理
  • 涵盖运行环境相关的所有方面

4️⃣ 涉及信息系统整个【生命周期】

  • 从规划、设计、开发到运维、退役
  • 不是一次性评估
  • 需要持续关注

5️⃣ 提供一种【动态持续】的信心

  • 安全保障是动态持续的过程
  • 评估也应该是持续的
  • 随着环境变化而调整

选项分析：

要素位置 选项A 选项B ✅ 选项C 选项D
第1个空 安全保障工作 客观证据 客观证据 客观证据
第2个空 客观证据 安全保障工作 安全保障工作 安全保障工作
第3个空 信息系统 信息系统 生命周期 动态持续
第4个空 生命周期 生命周期 信息系统 信息系统
第5个空 动态持续 动态持续 动态持续 生命周期

3.2 安全保障评估框架

评估框架的组成：

graph LR A["规划阶段"] --> B["实施阶段"] B --> C["评估阶段"] C --> D["改进阶段"] D --> A A --> A1["确定评估范围"] B --> B1["收集客观证据"] C --> C1["分析评估结果"] D --> D1["持续改进"] style A fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2 style B fill:#fff3e0,stroke:#f57c00 style C fill:#e8f5e9,stroke:#388e3d style D fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2

评估内容：

安全保障评估内容：
├── 技术层面
│   ├── 系统架构安全性
│   ├── 安全控制措施
│   ├── 漏洞和弱点
│   └── 安全配置
├── 管理层面
│   ├── 安全策略和制度
│   ├── 安全组织架构
│   ├── 安全管理流程
│   └── 应急响应能力
├── 人员层面
│   ├── 安全意识水平
│   ├── 安全技能培训
│   ├── 职责分工
│   └── 行为规范
└── 运行层面
    ├── 日常运维安全
    ├── 变更管理
    ├── 事件响应
    └── 持续监控

3.3 客观证据的收集

客观证据的类型：

证据类型 说明 示例
文档证据 书面记录和文档 安全策略、操作手册、审计报告
技术证据 技术测试和检查结果 漏洞扫描报告、渗透测试结果
访谈证据 人员访谈记录 管理层访谈、员工访谈
观察证据 现场观察记录 物理安全检查、操作过程观察
日志证据 系统和应用日志 访问日志、安全事件日志

四、总结

密码学与安全的核心要点：

  1. 密码系统安全性：由密钥决定，而非算法
  2. Kerckhoffs原则：算法可以公开，密钥必须保密
  3. 密钥管理：覆盖生成、分发、存储、使用、更新、销毁全生命周期
  4. 攻击面降低：通过访问控制、最小化原则降低风险
  5. 安全评估：基于客观证据，评估安全保障工作，覆盖信息系统全生命周期

🎯 关键要点

  • 密码系统的安全性由密钥决定，不是由算法决定
  • 降低攻击面应采用访问控制，而非完全关闭功能
  • 日志共享应限制IP地址、设置访问控制、限定访问时间
  • 安全保障评估通过收集客观证据，评估安全保障工作
  • 评估对象是信息系统（包括人和管理）
  • 评估涉及信息系统整个生命周期
  • 评估提供动态持续的信心

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