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系統架構設計師筆記第10期:通路控制和數字簽名

作者:程式員茶館

通路控制技術

通路控制是計算機系統中一種重要的安全機制,用于管理和控制使用者對系統資源的通路權限。它的主要目标是確定隻有經過授權的使用者或實體能夠通路資源,進而保護系統的安全性和保密性。通路控制技術的原理和主要技術如下:

  1. 原理: 通路控制的原理基于授權和認證機制。授權指的是系統管理者或授權管理者為使用者配置設定合适的權限,并定義通路政策。認證是指驗證使用者身份的過程,確定使用者是合法的身份,并具有相應的權限。
  2. 身份驗證(Authentication): 身份驗證是通路控制的第一步。它确認使用者的身份并驗證其合法性,以防止未經授權的通路。常見的身份驗證方法包括使用者名和密碼、數字證書、生物特征(如指紋、虹膜等)等。
  3. 授權(Authorization): 一旦使用者通過身份驗證,系統需要确定使用者所具有的通路權限。授權機制根據使用者的身份和角色,以及系統定義的通路政策,決定使用者能夠通路哪些資源和執行哪些操作。授權通常使用通路控制清單(Access Control List,ACL)或角色基于通路控制(Role-Based Access Control,RBAC)等技術來管理和配置設定權限。
  4. 通路控制模型: 通路控制模型定義了授權政策的規則和方式。常見的通路控制模型包括:
  • 強制通路控制(Mandatory Access Control,MAC): 在 MAC 模型中,通路權限由系統管理者根據資源的保密級别和使用者的安全級别來強制規定。它使用标簽或标記來辨別資源和使用者的安全級别,并根據标簽進行通路控制。
  • 自主通路控制(Discretionary Access Control,DAC): 在 DAC 模型中,資源的所有者可以自主要制對資源的通路權限。資源所有者可以授權其他使用者或組織通路資源,并有權撤銷或修改這些權限。
  • 角色基于通路控制(Role-Based Access Control,RBAC): RBAC 模型根據使用者的角色和責任來管理通路權限。使用者被配置設定到不同的角色,每個角色具有一組預定義的權限。這種模型簡化了權限管理,提高了系統的可擴充性和靈活性。
  • 屬性基于通路控制(Attribute-Based Access Control,ABAC): ABAC 模型根據使用者和資源的屬性來進行通路控制。它基于一組政策規則,使用使用者和資源的屬性值來确定是否授權通路。

5.審計(Audit): 審計是通路控制的一部分,用于跟蹤和記錄系統中的通路活動。通過審計日志,管理者可以監視使用者的行為,并在必要時進行調查和故障排除。審計也有助于檢測潛在的安全威脅和違規行為。

6.單點登入(Single Sign-On,SSO): SSO 是一種通路控制技術,允許使用者使用單個身份驗證憑據(如使用者名和密碼)登入多個應用程式或系統。這減少了使用者需要記住和管理多個憑據的負擔,并提高了系統的使用者友好性和便利性。

綜上所述,通路控制技術通過身份驗證、授權、通路控制模型和審計等方法來管理和保護系統資源的通路權限。它起到了保護系統安全性和保密性的重要作用,并廣泛應用于各種計算機系統和網絡環境中。

數字簽名

數字簽名是一種加密技術,用于驗證數字文檔的完整性、真實性和身份。它使用了公鑰密碼學的原理和技術,以及哈希函數來實作。下面是數字簽名的原理、主要技術和應用的詳細介紹:

原理: 數字簽名基于公鑰密碼學的原理,使用了非對稱密鑰加密算法。它使用了兩個密鑰:私鑰(私有密鑰)和公鑰(公共密鑰)。私鑰隻有文檔的簽名者擁有,并且必須保密儲存。公鑰可以被任何人通路。

數字簽名的過程如下:

  1. 簽名者使用哈希函數對要簽名的文檔進行摘要計算,生成一個固定長度的哈希值。
  2. 簽名者使用自己的私鑰對哈希值進行加密,生成數字簽名。
  3. 數字簽名與原文一起傳輸給接收者。
  4. 接收者使用簽名者的公鑰對數字簽名進行解密,得到原文的哈希值。
  5. 接收者使用相同的哈希函數對接收到的原文進行摘要計算,得到一個新的哈希值。
  6. 如果兩個哈希值相等,表示文檔的完整性和真實性得到驗證,且簽名者的身份得到确認。

主要技術:

  1. 非對稱密鑰加密算法: 數字簽名使用非對稱密鑰加密算法,如RSA(Rivest-Shamir-Adleman)和DSA(Digital Signature Algorithm)。這些算法使用兩個密鑰,一個用于加密(公鑰),一個用于解密(私鑰)。
  2. 哈希函數: 數字簽名使用哈希函數對文檔進行摘要計算,生成固定長度的哈希值。常用的哈希函數包括MD5(Message Digest Algorithm 5)和SHA(Secure Hash Algorithm)系列。

應用: 數字簽名廣泛應用于以下場景:

  1. 身份驗證: 數字簽名用于驗證使用者或實體的身份。例如,通過數字簽名,網站可以驗證使用者的身份,并確定資訊的機密性和完整性。
  2. 電子合同: 數字簽名用于電子合同的簽署和認證,確定合同的完整性和真實性,以及各方的身份确認。
  3. 軟體分發: 數字簽名用于驗證軟體的真實性和完整性,防止惡意軟體的篡改和潛在威脅。
  4. 電子郵件安全: 數字簽名用于驗證電子郵件的發件人和内容的完整性,確定郵件的機密性和不可否認性。
  5. 資料完整性: 數字簽名用于驗證資料的完整性,例如在資料庫中存儲的敏感資料或重要資料的驗證。

總之,數字簽名通過使用公鑰密碼學和哈希函數的組合,實作了對數字文檔的完整性、真實性和身份的驗證。它在身份驗證、電子合同、軟體分發、電子郵件安全和資料完整性等方面具有廣泛的應用。

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