前言：信息安全=技术+管理

信息安全不止于数字信息，还包含实体信息；

信息安全，不仅要求能够防患未然，而且在问题发生时要求能够处理。

信息安全三元素：CIA，额外的三个元素AAA

什么是Hash?

Hash 用于防篡改，用于做快照，通过hash算法生成指定长度的唯一串。eg: 通过爬取网页内容生成hash,来判断网站内容是否更新

//这里了解一下相关的hash算法

非对称加密：

两种情况：1.用公钥加密 2.用私钥进行签名

用途：前者是为了对内容本身进行加密，后者是为了进行数字签名（目的是防止内容本身被篡改）

过程：

使用公钥（对内容加密）：发送方使用公钥对内容加密后，接收方使用发送方的私钥进行解密。

使用私钥（对内容进行签名）:

发送方：先对内容进行Hash(目的是生成固定长度的串)，再通过私钥进行数字签名，将得到的签名值附在内容的尾部

接收方：使用公钥对签名进行处理，得到原始的内容Hash, 同时对内容生成hash,比对二者是否相等，最终判断内容是否被篡改

新时期，新风险：大算力暴力破解加密信息，在信息失去时效性前得到明文。

以下是AI扩展内容

信息安全导论：核心概念与基础技术

前言：信息安全是一个涵盖广泛的领域，其有效性建立在技术与管理的紧密结合之上。它不仅关乎数字信息的安全，也包含实体信息（如纸质文件、设备）的保护。一个健全的信息安全体系不仅要能防患于未然，还必须在安全事件发生时具备有效的响应与处理能力。

信息安全的核心基石：CIA 三元组与 AAA

信息安全的目標通常围绕三个核心原则，即 CIA 三元组：

  • 保密性 (Confidentiality)：确保信息不被未授权的用户、实体或进程访问或泄露。

  • 完整性 (Integrity)：保护数据免受未授权的篡改或破坏，确保数据的准确性和可靠性。

  • 可用性 (Availability)：确保授权用户在需要时可以可靠地访问信息和相关资产。

此外，还有三个至关重要的支撑性元素，常被称为 AAA：

  • 认证 (Authentication)：验证用户、系统或实体的身份是否属实。（“你是你说的人吗？”）

  • 授权 (Authorization)：决定通过认证的主体拥有哪些访问权限和操作权限。（“你被允许做什么？”）

  • 可审计性 (Accounting / Auditing)：记录和审查用户及系统的活动日志，用于追踪、取证和合规性检查。（“你做了什么？”）

什么是哈希（Hash）？

哈希（Hash），或称散列，是一种将任意长度的输入（如消息、文件）通过哈希算法转换成固定长度、唯一（或近乎唯一）的输出串的函数。这个输出串称为哈希值或消息摘要。

  • 核心特性：

    • 确定性：相同的输入永远产生相同的哈希值。

    • 快速计算：能快速计算出任意输入的哈希值。

    • 单向性：从哈希值极难（在计算上不可行）反推出原始输入。

    • 抗碰撞性：极难找到两个不同的输入得到相同的哈希值。

    • 雪崩效应：输入的微小变化会导致哈希值发生巨大且不可预测的变化。

  • 用途：

    • 防篡改：正如您笔记中所说，这是哈希最主要的用途之一。例如，软件下载站会提供文件的哈希值。用户下载文件后可以自行计算其哈希值并与官网提供的进行比对，若不一致，则说明文件可能在传输过程中被篡改或损坏。

    • 快照与验证：用于检测数据变化。您的例子非常贴切：爬虫程序定期对网页内容生成哈希并存储。下一次爬取时，只需计算新内容的哈希并与旧值对比，即可高效判断网页内容是否更新，而无需比对整个网页内容。

    • 密码存储：系统通常不直接存储用户密码明文，而是存储其哈希值。用户登录时，系统对输入的密码再次进行哈希计算，并与存储的哈希值比对。这样即使数据库泄露，攻击者也无法直接获得用户的明文密码。

    • 区块链与数字货币：构成了区块链技术的基石，用于连接区块和保证交易记录的不可篡改性。

  • 常见哈希算法：

    • MD5：产生128位哈希值。因其抗碰撞性已被攻破，不再推荐用于安全目的，但仍可用于简单的完整性校验。

    • SHA-1：产生160位哈希值。同样存在安全性弱点，已被大多数安全应用淘汰。

    • SHA-2 家族：包括 SHA-256、SHA-384、SHA-512 等，是目前广泛使用的安全哈希算法。

    • SHA-3：最新的哈希标准，设计上与SHA-2不同，提供了另一种选择。

非对称加密（公钥密码学）

非对称加密使用一对 mathematically related 的密钥：一个公钥 (Public Key) 和一个私钥 (Private Key)。公钥可以公开给任何人，而私钥必须由所有者严格保密。正如您所指出的，其应用主要分为两种情况：

1. 使用公钥加密（确保保密性）

这个过程旨在保护内容本身的机密性，防止窃听。

  • 发送方：使用接收方的公钥对明文消息进行加密，得到密文。

  • 接收方：使用自己的私钥对密文进行解密，恢复出原始明文。

关键点：因为只有接收方持有解密的私钥，所以即使密文在传输过程中被截获，任何没有私钥的第三方也无法解密其内容。这解决了对称加密中密钥分发难的问题。

2. 使用私钥进行签名（确保完整性与认证）

这个过程旨在验证发送方身份并确保内容未被篡改，即数字签名。

  • 发送方（签名过程）：

    1. 对要发送的原始消息（Message）应用哈希算法，生成一个固定长度的消息摘要（Digest）。

    2. 使用自己的私钥对这个摘要进行加密，加密后的结果就是数字签名（Signature）。

    3. 将原始消息和数字签名一起发送给接收方。

  • 接收方（验证过程）：

    1. 接收后，将收到的消息原文再次应用相同的哈希算法，独立计算出一个新的消息摘要（Digest`）。

    2. 使用发送方的公钥对附带的数字签名进行解密，得到发送方当时计算的原始摘要（Digest）。

    3. 对比两个摘要：

      • 如果 Digest == Digest，则证明：

        • 完整性：消息在传输过程中未被篡改。

        • 认证：消息确实来自于持有对应私钥的发送方（因为只有他的私钥能生成可用其公钥解开的签名）。

        • 不可否认性：发送方事后无法否认他发送过这条消息。

新时期的新风险：算力挑战

您提到的“大算力暴力破解”是当今信息安全面临的严峻挑战，特别是在量子计算兴起的背景下。

  • 暴力破解：攻击者尝试所有可能的密钥组合，直到找到能正确解密信息或碰撞出相同哈希值的那个密钥。

  • 算力增长：根据摩尔定律，计算设备的处理能力持续指数级增长，使得曾经被认为安全的密钥长度（如RSA-1024）在未来可能变得脆弱。

  • 量子计算威胁：Shor算法等量子算法能高效解决大整数质因数分解和离散对数问题，这直接威胁到目前广泛使用的RSA、ECC等非对称加密算法的安全。一个足够强大的量子计算机可以在短时间内破解这些加密。

  • 应对策略（后量子密码学）：

    • 增加密钥长度：短期策略，但效率会降低。

    • 研发和迁移至抗量子密码算法（PQC）：使用基于格、编码、多变量等数学难题的加密算法，这些难题被相信即使对于量子计算机也难以解决。各国标准机构（如NIST）正在积极推进PQC的标准化进程。