电子政务信息安全技术基础设施为电子政务各种应用系统建立通用的安全接口，提供通用的..

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第14题

知识点：电子政务公共密钥基础设施安全服务基础设施密钥管理授权管理信息安全信息安全技术基础

关键词：安全服务电子政务接口密钥信息安全安全章/节：安全管理

电子政务信息安全技术基础设施为电子政务各种应用系统建立通用的安全接口，提供通用的安全服务，主要包括（）、授权管理基础设施和密钥管理基础设施。

A. 公钥基础设施

B. 私钥基础设施

C. 数字签名基础设施

D. 加密解密基础设施

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知识点讲解
· 电子政务 · 公共密钥基础设施 · 安全服务 · 基础设施 · 密钥管理 · 授权管理 · 信息安全 · 信息安全技术基础

电子政务

所谓电子政务，就是政府机构应用现代信息和通信技术，将管理和服务通过网络技术进行集成，在因特网上实现政府组织结构和工作流程的优化重组，超越时间和空间及部门之间的分隔限制，向社会提供优质和全方位的、规范而透明的、符合国际水准的管理与服务。电子政务的主要模式有4种，分别为G2G、G2E、G2B和G2C。

（1）政府对政府（Government To Government，G2G）：政府内部、政府上下级之间、不同地区和不同职能部门之间实现的电子政务活动。G2G模式是电子政务的基本模式，包括电子法规政策系统、电子公文系统、电子司法档案系统、电子财政管理系统、电子办公系统、电子培训系统和业绩评价系统等。

（2）政府对公务员（Government To Employee，G2E）：政府与公务员（即政府雇员）之间的电子政务，主要是利用Intranet建立起有效的行政办公和员工管理体系，为提高政府工作效率和公务员管理水平服务。G2E是政府机构通过网络技术实现内部电子化管理的重要形式，也是G2G、G2B和G2C电子政务模式的基础。

（3）政府对企业（Government To Business，G2B）：政府与企业之间的电子政务，包括电子采购与招标、电子税务、电子证照办理、信息咨询服务和中小企业电子服务等。

（4）政府对公民（Government To Citizen，G2C）：政府与公民之间的电子政务，是指政府通过电子网络系统为公民提供各种服务。包括教育培训服务、就业服务、电子医疗服务、社会保险网络服务、公民信息服务、交通管理服务、公民电子税务和电子证件服务等。

公共密钥基础设施

公共密钥基础设施（Public Key Infrastructure，PKI）是CA安全认证体系的基础，是一种网络安全技术和安全规范，为安全认证体系进行密钥管理提供了一个平台。它能够为所有网络应用透明地提供采用加密和数字签名等密码服务所必需的密钥和证书管理。PKI由认证中心、证书库、密钥备份及恢复系统、证书作废处理系统和客户端证书处理系统这5大系统组成。

PKI可以实现CA和证书的管理，密钥的备份与恢复，证书、密钥对的自动更换，交叉认证，加密密钥和签名密钥的分隔，支持对数字签名的不可抵赖性及密钥历史的管理等功能。PKI技术的应用可以在认证、机密性、完整性和抗抵赖性方面发挥重要的作用。

PKI技术主要借助于数字签名技术实现以上方面的功能，数字签名是维护网络信息安全的一种重要方法和手段，在身份认证、数据完整性、抗抵赖性方面都有重要应用，特别是在大型网络安全通信中的密钥分配、认证和电子商务、电子政务系统中有重要作用。而且，它通过密码技术对电子文档进行电子形式的签名，是实现认证的重要工具。数字签名是只有信息发送方才能够进行的签名，是任何人无法伪造的一段数字串，这段特殊的数字串同时也是对相应的文件和信息真实性的一个证明。

采用数字签名能够确认以下两点：一是信息是由签名者发送的；二是信息自签发到收到为止，没做任何修改。数字签名的特点是它代表了文件的特征。如果文件发生变化，数字签名的值也会发生变化，不同的文件会得到不同的数字签名。数字签名是通过Hash函数与公开密钥算法来实现的，其原理如下。

（1）发送者首先将原文用Hash函数生成128位的数字摘要。

（2）发送者用自己的私钥对摘要进行加密形成数字签名，并且把加密后的数字签名附加在要发送的原文后面。

（3）发送者将原文和数字签名同时传给对方。

（4）接收者把收到的信息用Hash函数生成新的摘要，同时用发送者的公开密钥对信息摘要进行解密。

（5）将解密后的摘要与新的摘要对比，两者一致则说明传送过程中信息没有被破坏或篡改。

如果第三方冒充发送方发送了一个文件，由于接收方在对数字签名进行解密时使用的是发送方的公开密钥，因此只要第三方不知道发送方的私用密钥，解密后的数字摘要与计算机计算的新摘要必然是不同的。这就提供了一个安全的确认发送方身份的方法。

数字签名有两种：一种是对整体信息的签名，它是指经过密码变换的被签名信息整体；另一种是对压缩信息的签名，它是附加在被签名信息后或某一特定位置上的一段签名图样。若按照明文和密文的对应关系划分，每一种又可以分为两个子类：一类是确定性数字签名，即明文与密文一一对应，它对一个特定信息的签名不变化，如RSA签名；另一类是随机化或概率化数字签名，它对同一信息的签名是随机变化的，取决于签名算法中随机参数的取值。一个明文可能有多个合法数字签名。

一个签名体制一般包含两个组成部分，即签名算法和验证算法。签名算法（也称签名密钥）是秘密的，只有签名人掌握。而验证算法是公开的，便于他人进行验证。

另外，如果要基于PKI实现数据的保密性，可以用对方的公钥对“原文+数字签名”所构成的信息包进行加密，这样就可以保证对方只能使用自己的私钥进行解密，从而达到保密性的要求。

数字信封是PKI在实际中的一个应用，是用加密技术来保证只有规定的收信人才能阅读通信的内容。数字信封中采用了对称密码体制和公钥密码体制。信息发送者首先利用随机产生的对称密码加密信息，再利用接收方的公钥加密对称密码，被公钥加密后的对称密码被称为数字信封。在传递信息时，信息接收方若要解密信息，必须先用自己的私钥解密数字信封，得到对称密码，才能利用对称密码解密所得到的信息。这样就保证了数据传输的真实性和完整性。数字信封主要包括数字信封打包和数字信封拆解，数字信封打包是使用对方的公钥将加密密钥进行加密的过程，只有对方的私钥才能将加密后的数据（通信密钥）还原；数字信封拆解是使用私钥将加密过的数据解密的过程。

安全服务

安全服务是指计算机网络提供的安全防护措施，包括认证服务、访问控制、数据机密性服务、数据完整性服务、不可否认服务。

（1）认证服务：确保某个实体身份的可靠性，可分为两种类型。一种类型是认证实体本身的身份，确保其真实性，称为实体认证。实体的身份一旦获得确认就可以和访问控制表中的权限关联起来，决定是否有权进行访问。口令认证是实体认证中一种最常见的方式。另一种认证是证明某个信息是否来自于某个特定的实体，这种认证叫做数据源认证。数据签名技术就是一例。

（2）访问控制：防止对任何资源的非授权访问，确保只有经过授权的实体才能访问受保护的资源。

（3）数据机密性服务：确保只有经过授权的实体才能理解受保护的信息。在信息安全中主要区分两种机密性服务：数据机密性服务和业务流机密性服务，数据机密性服务主要是采用加密手段使得攻击者即使窃取了加密的数据也很难分析出有用的信息；业务流机密性服务则要使监听者很难从网络流量的变化上分析出敏感信息。

（4）数据完整性服务：防止对数据未授权的修改和破坏。完整性服务使消息的接收者能够发现消息是否被修改，是否被攻击者用假消息换掉。

（5）不可否认服务：防止对数据源以及数据提交的否认。它有两种可能：数据发送的不可否认性和数据接收的不可否认性。这两种服务需要比较复杂的基础设施的支持，如数字签名技术。

基础设施

基础设施是指包括机房供配电系统、机房UPS系统、机房空调系统、机房弱电系统、机房消防系统等在内的，维持机房安全正常运转，确保机房环境满足信息系统设备运行要求的各类设施。

密钥管理

密钥是有生命周期的，它包括密钥和证书的有效时间，以及已撤销密钥和证书的维护时间等。密钥既然要求保密，这就涉及密钥的管理问题，任何保密也只是相对的，是有时效的。密钥管理主要是指密钥对的安全管理，包括密钥产生、密钥备份、密钥恢复和密钥更新等。

（1）密钥产生。密钥对的产生是证书申请过程中重要的一步，其中产生的私钥由用户保留，公钥和其他信息则交于CA（Certificate Authority）中心进行签名，从而产生证书。根据证书类型和应用的不同，密钥对的产生也有不同的形式和方法。对普通证书和测试证书，一般由浏览器或固定的终端应用来产生，这样产生的密钥强度较小，不适合应用于比较重要的安全网络交易。而对于比较重要的证书，如商家证书和服务器证书等，密钥对一般由专用应用程序或CA中心直接产生，这样产生的密钥强度大，适合于重要的应用场合。

另外，根据密钥的应用不同，也可能会有不同的产生方式。例如，签名密钥可能在客户端或RA（Register Authority）中心产生，而加密密钥则需要在CA中心直接产生。

（2）密钥备份和恢复。在一个PKI（Public Key Infrastructure，公开密钥体系）系统中，维护密钥对的备份至关重要，如果没有这种措施，当密钥丢失后，将意味着加密数据的完全丢失，对于一些重要数据，这将是灾难性的。所以，密钥的备份和恢复也是PKI密钥管理中的重要一环。换句话说，即使密钥丢失，使用PKI的企业和组织必须仍能够得到确认，受密钥加密保护的重要信息也必须能够恢复。当然，不能让一个独立的个人完全控制最重要的主密钥，否则可能引起严重后果。

企业级的PKI产品至少应该支持用于加密的安全密钥的存储、备份和恢复。密钥一般用口令进行保护，而口令丢失则是管理员最常见的安全疏漏之一。所以，PKI产品应该能够备份密钥，即使口令丢失，它也能够让用户在一定条件下恢复该密钥，并设置新的口令。

（3）密钥更新。如果用户可以一次又一次地使用同样密钥与别人交换信息，那么密钥也同其他任何密码一样存在着一定的安全性问题，虽然说用户的私钥是不对外公开的，但是也很难保证私钥长期的保密性，很难保证不被泄露。如果某人偶然地知道了用户的密钥，那么用户曾经和另一个人交换的每一条消息都不再是保密的了。另外，使用一个特定密钥加密的信息越多，提供给窃听者的材料也就越多，从某种意义上来讲也就越不安全了。

每一个由CA颁发的证书都会有有效期，密钥对生命周期的长短由签发证书的CA中心来确定，各CA系统的证书有效期限有所不同，一般为2~3年。当用户的私钥被泄露或证书的有效期快到时，用户应该更新私钥。这时用户可以废除证书，产生新的密钥对，申请新的证书。

（4）多密钥的管理。假设在某机构中有100个人，如果他们任意两人之间可以进行秘密对话，那么总共需要多少密钥呢？每个人需要知道多少密钥呢？也许很容易得出答案，如果任何两个人之间要不同的密钥，则总共需要4950个密钥，而且每个人应记住99个密钥。如果机构的人数是1000、10 000或更多，这种办法显然就过于愚蠢了，管理密钥将是一件非常困难的事情。为此需要研究并开发用于创建和分发密钥的加密安全的方法。

Kerberos提供了一种解决这个问题的较好方案，它是由MIT发明的，使保密密钥的管理和分发变得十分容易，但这种方法本身还存在一定的缺点。为能在因特网上提供一个实用的解决方案，Kerberos建立了一个安全的、可信任的密钥分发中心（Key Distribution Center，KDC），每个用户只要知道一个和KDC进行会话的密钥就可以了，而不需要知道成百上千个不同的密钥。

授权管理

细粒度的权限控制

系统将权限分为操作权限和资源权限两种。操作权限如对表单数据的增加、删除、修改、查询、审核等，资源权限包括被管设备或资源分组、监控视图分组、报表分组等。通过操作权限和资源权限的有机组合及授权，可以实现对用户权限的细颗粒度的控制，如上图和下图所示。

对资产资源（操作对象）的操作授权管理

信息安全

信息安全的5个基本要素为机密性、完整性、可用性、可控性和可审查性。

（1）机密性。确保信息不暴露给未受权的实体或进程。

（2）完整性。只有得到允许的人才能修改数据，并能够判别出数据是否已被篡改。

（3）可用性。得到授权的实体在需要时可访问数据。

（4）可控性。可以控制授权范围内的信息流向及行为方式。

（5）可审查性。对出现的安全问题提供调查的依据和手段。

随着信息交换的激增，安全威胁所造成的危害越来越受到重视，因此对信息保密的需求也从军事、政治和外交等领域迅速扩展到民用和商用领域。所谓安全威胁，是指某个人、物、事件对某一资源的机密性、完整性、可用性或合法性所造成的危害。某种攻击就是威胁的具体实现。安全威胁分为两类：故意（如黑客渗透）和偶然（如信息发往错误的地址）。

典型的安全威胁举例如下表所示。

典型的安全威胁

信息安全技术基础

密码技术

密码技术是信息安全的根本，是建立安全空间认证、权限、完整、加密和不可否认5大要素所不可缺少的基石。

1．术语

明文：实际传输的数据，可以是任何类型的未加密数据。

密文：经过加密的数据。

加密：将普通信息（明文）利用数学算法转换成难以理解的资料（密文）的过程。

解密：将密文通过算法转换回明文的过程。

2．对称与不对称加密

对称密钥算法是加密和解密都使用同一个密钥。

常见的对称密钥算法有SDBI、IDEA、RC4、DES和3DES等：

.SDBI：国家密码办公室批准的国内算法，仅硬件中存在。

.IDEA：国际数据加密算法，明文和密文分组长度是64位，但是密钥长度是128位。

.DES：明文和密文分组长度为64位，在加密变换过程中，64位密钥中包含了8位的奇偶校验位，所以实际密钥长度为56位。

.3DES：三重DES，密钥长度为128位，实际为112位（含16位的奇偶校验位）。

对称密钥算法的优点包括：

.加／解密速度快。

.密钥管理简单。

.适宜一对一的信息加密传输过程。

对称密钥算法的缺点包括：

.加密算法简单，密钥长度有限（56位／128位），加密强度不高。

.密钥分发困难，不适宜一对多的加密信息传输。

非对称密钥算法是使用两个不同但相关的密钥来执行加密和解密。相关密钥对中用于加密的密钥称为“公钥”，用于解密的密钥称为“私钥”。

常见的非对称密钥算法有RSA和ECC等。

.RSA：即基于大数分解，是迄今为止在理论和实践上最为成熟完善的公钥密码算法。

.ECC：即椭圆曲线，是为了进一步提高RSA算法的安全性提出来的。和RSA相比，ECC算法安全性高，密码体制更安全；密钥量小；算法灵活性好。

非对称密钥算法的优点有：

.加密算法复杂，密钥长度任意（1024位／2048位），加密强度很高。

.适宜一对多的信息加密交换，尤其适宜因特网上信息加密交换。

非对称密钥算法的缺点有：

.加／解密速度慢。

.密钥管理复杂。

.明文攻击很脆弱，不适用于数据的加密传输。

3．哈希算法

哈希算法是将任意长度的信息块（信息类型任意）映射为固定长度的较小二进制值，这个二进制值称为哈希值。哈希值又叫做信息块的信息摘要。哈希算法产生的哈希值，不能用任何方法求得原来的信息块，而且即使原来的信息块有任意小的改变，新的哈希值却有特别大的不同。

哈希算法在数字签名中可以解决验证签名和用户身份验证、不可抵赖性的问题。

常见的哈希算法有SDH（国家密码办公室批准的哈希算法）、SHA和MD5等。

信息摘要（MD）可以被看作是一份长文件的“数字指纹”。对于特定文件而言，信息摘要是唯一的。信息摘要可以被公开，它不会透露相应文件的任何内容。

4．数据签名与验证

对某个数据块的签名，就是先计算数据块的哈希值，然后使用私钥加密数据块的HASH值得到数据签名。

签名的验证是计算数据块的哈希值，然后使用公钥解密数据签名得到另一个HASH值，比较两个HASH值可以判断数据块在签名后是否被改动，获得签名的验证。

5．数字时间戳技术

数字时间戳技术是数字签名技术的一个变种应用。数字时间戳服务（DTS）是网上电子商务安全服务项目之一，由专门的单位机构提供电子文件的日期和时间信息的安全保护。

如果在签名时加上一个时间标记，就是有数字时间戳的数字签名。

时间戳是一个经加密后形成的凭证文档，包括3个部分：

.需要时间戳的文件的摘要。

.DTS收到文件的日期和时间。

.DTS的数字签名。

时间戳产生的过程：用户首先将需要加时间戳的文件用HASH算法形成摘要，然后将该摘要发送到DTS，DTS在加入了收到文件摘要时的日期时间信息后，再对该文件加密（数字签名），然后送回用户。

6．利用不对称密钥传送对称密钥

用不对称密钥加密算法来保护通信能很好地保护数据的安全性。但是由于它的加密和解密的速度都相当慢，因此事实上不对称密钥加密算法更多是用于对称加密密钥的传送。这种方法把不对称密钥加密算法和对称密钥加密算法的优点很好地整合在一起。用不对称密钥的加密算法来保护对称加密密钥的传送，保证了对称加密密钥的安全性。

7．国家密码和安全产品管理

我国实行密码分级管理制度，密码等级及适用范围如下：

.商用密码：适用于国内企事业单位。

.普用密码：适用于政府、党政部门。

.绝密密码：适用于中央和机要部门。

.军用密码：适用于军队。

虚拟专用网（VPN）和虚拟本地网（VLAN）

虚拟专用网（或虚拟个人网）和虚拟本地网是在共享的公共网络（通常是因特网）上建立一个临时的、安全的连接。

VPN和VLAN是对企业内部网的扩展，可以帮助远程用户、公司分支单位机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全连接，并保证数据的安全传输。

目前有两种VPN，即IPSec VPN和MPLS VPN。与IPSec VPN相比，MPLS VPN有更好的安全性、可管理性、可靠性和可扩展性，支持QoS，非常适合于开展VPN业务。

无线安全网络（WLAN）

无线网络有两个主要的组成部件：基站（Station，STA）和网络桥接器（Access Point，AP）。

WLAN的特色有：

.安全性：相对于有线网络，可在如下方面提高安全性，包括尽量减少电波覆盖、基于802.1x的设备安全认证、基于128位的WEP加密、不同的数据经由不同的VLAN传输、在网络层建立VPN通道。

.QoS支持：无线局域网的设备必须能够针对各种应用所对应的不同优先级传输需要，提供对应的服务质量保证。

.可扩展性：现有基于802.11b的无线网可以提供11M带宽，可升级到支持802.11g或802.11a，而802.11g或802.11a可以提供54M带宽。

WLAN的安全机制：

.WEP（Wired Equivalent Protocol，连接对等协议）是802.1标准为建立无线网络安全环境提供的第一个安全机制。WEP不像IPSec一样提供网络安全，而是提供无线网的对等的保密级别，目标是通过加密无线电波来提供安全保证。

.WPA是Wi-Fi联盟提出的最新无线局域网安全方案。它有两个主要内容：一个是替代WEP，设计更好的加密系统TKIP；另一个是基于802.1x标准的用户身份认证系统。WPA是802.11i解决方案完成前的一个过渡措施。

.中国标准的WAPI是在IEEE802.11i的基础上发展起来的，完全满足国际标准并有所创新。

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