网站如何做修改密码的相关验证,广州电商运营培训哪个机构好,建站工具原理,营销型网站教程1 在 Unix 下的安全性 (30 分钟)
1.1 问题 1
1.1.1 问题 我们注意constat到通过 SMTP 服务器发送“假”电子邮件#xff08;垃圾邮件#xff09;相对容易。越来越常见的做法是在 SMTP 连接之上部署dployer TLS 协议protocole#xff08;即 SMTPS#xff09;。这解决了垃圾…1 在 Unix 下的安全性 (30 分钟)
1.1 问题 1
1.1.1 问题 我们注意constaté到通过 SMTP 服务器发送“假”电子邮件垃圾邮件相对容易。越来越常见的做法是在 SMTP 连接之上部署déployer TLS 协议protocole即 SMTPS。这解决了垃圾邮件的问题吗这提供了哪些保证
1.1.2 SMTP SMTP简单邮件传输协议Simple Mail Transfer Protocol是一种用于发送和传输电子邮件的互联网标准协议。它定义了邮件服务器如何接收、处理和转发电子邮件消息。SMTP 通常用于发送邮件而在接收邮件时常用的是 POP3邮局协议版本3或 IMAP互联网邮件访问协议。SMTP 通过“存储和转发”方式将您的电子邮件从一个服务器传输到另一个服务器最终将邮件投递到收件人的邮箱。SMTP 使用 TCP 端口25作为主要的通信端口安全的SMTP通过 SSL 或 TLS 加密则可能使用465或587端口。
1.1.3 问题答案 部署 TLS 协议即 SMTPS在 SMTP 连接上增加了加密这意味着数据包括电子邮件内容和发送者/接收者的信息在传输过程中被加密从而提高了数据传输的安全性。然而虽然 TLS 可以提供传输层的安全保障确保数据在传输过程中不易被截获或篡改但它并不直接解决垃圾邮件的问题。 垃圾邮件问题主要与电子邮件的内容和发送者的身份有关而 TLS 更多地关注于数据传输的安全。换句话说TLS 确保了电子邮件在发送和接收过程中的加密但它不对电子邮件的发送方进行验证也不分析电子邮件内容以判断其是否为垃圾邮件。因此即使在 SMTPS 下发送“假”电子邮件垃圾邮件仍然是可能的。 解决垃圾邮件问题通常需要采用更多层面的措施例如 发送方身份验证通过如 SPFSender Policy Framework、DKIMDomainKeys Identified Mail、DMARCDomain-based Message Authentication, Reporting Conformance等技术可以帮助验证发件人的身份减少伪造身份的情况。 内容过滤使用垃圾邮件过滤器分析电子邮件的内容包括主题、正文、附件等以识别和隔离垃圾邮件。 用户培训和意识提高教育用户识别潜在的垃圾邮件和网络钓鱼攻击减少垃圾邮件的成功率。 总结来说虽然 SMTPS 提供了传输层面的安全保障但解决垃圾邮件问题需要综合多种技术和策略。SMTPS 是确保电子邮件安全传输的重要步骤但防止垃圾邮件还需采取额外措施。
1.2 问题 2
1.2.1 问题 在测试我的防火墙配置configuration时我发现可以对我的 Web 服务器进行 ping 操作但是不能执行effectuer HTTP 请求requête。这个问题最可能的原因是什么
1.2.2 问题答案 如果你能够对 Web 服务器执行 ping 操作通常使用 ICMP 协议但无法执行 HTTP 请求通常通过 TCP 端口 80 或者对于 HTTPS 则是 443最可能的原因是防火墙规则配置导致了 HTTP 请求被阻止。具体来说可能的原因包括 防火墙规则设置不当防火墙可能被配置为允许 ICMP 流量通过这使得 ping 请求能够成功但同时阻止了 TCP 端口 80 和 443 上的流量。这会导致无法通过浏览器或其他 HTTP 客户端工具访问 Web 服务器。 端口未开放或错误配置Web 服务器上的 HTTP80或 HTTPS443端口可能没有在防火墙中开放或者配置错误导致请求无法到达服务器。 服务未运行虽然这与防火墙直接无关但如果 Web 服务如 Apache、Nginx 等没有在服务器上运行或者配置错误也可能导致无法处理 HTTP 请求。不过这种情况下通常不会影响 ICMP 请求的成功。 解决这类问题通常需要检查并调整防火墙规则确保 HTTP 和 HTTPS 的端口80 和 443被允许通过。此外确认 Web 服务器服务正在运行并且正确监听了这些端口也是重要的步骤。在进行更改后可以使用工具如 curl 或 telnet 尝试连接到 Web 服务器的 HTTP 端口以验证配置是否正确。
1.3 问题 3
1.3.1 问题 出于安全原因我在 HTTPS 服务器上安装了我的 web 应用程序。但是出于成本考虑我选择生成了一个自签名证书。 这对用户有什么影响从实践的角度和安全性的属性角度来看
1.3.2 问题答案 使用自签名证书在 HTTPS 服务器上安装 web 应用程序对用户以及从安全性的角度来看有以下几个影响
1.3.2.1 用户角度的影响 浏览器警告用户首次访问使用自签名证书的网站时浏览器会显示安全警告提示证书不受信任。这可能会让用户感到困惑或不安尤其是对于不熟悉这类警告的用户。 额外步骤为了继续访问网站用户可能需要手动添加一个例外或信任该证书这增加了额外的步骤并可能降低用户体验。
1.3.2.2 安全性属性的影响 加密从积极的一面来看即使是自签名证书也能为网站提供传输层加密TLS这意味着数据传输过程中的数据将被加密提高了数据的机密性。 认证然而自签名证书缺乏第三方权威机构CA的验证这意味着虽然数据传输是加密的但不能保证服务器的身份。这减少了身份验证的可信度因为任何人都可以生成一个自签名证书并声称是目标服务器。 中间人攻击MITM的风险由于缺乏有效的第三方身份验证用户很难区分一个合法服务器与一个伪装的服务器可能由攻击者控制。这使得用户更容易受到中间人攻击的风险。 综上所述虽然使用自签名证书可以为 web 应用程序提供加密降低了数据被截获的风险但它在身份验证方面提供的安全性较低。对于那些对安全性要求较高的应用程序建议使用受信任的证书颁发机构CA签发的证书以增强用户信任并减少潜在的安全风险。
1.4 问题 4
1.4.1 问题 在我们的实践操作travaux pratiques中我们使用 John the Ripper 工具展示了密码破解cassage技术。 结果显示密码 thelittleblackdog 17个字符在十分钟内就被找到了而密码 é!2个字符需要几百万年才能被破解放心我没有等到那时。 你认为为什么会这样关于选择密码你有什么建议préconisations吗
1.4.2 问题答案 John the Ripper 破解密码的速度差异主要由两个因素决定密码的复杂度包括长度、字符集的复杂性和破解方法如暴力破解、字典攻击等。 密码长度和复杂性thelittleblackdog 虽然较长但完全由小写字母组成如果使用的破解方法针对常见单词或短语进行了优化例如通过字典攻击dictionary attack则可能相对较快被破解。而 é! 只有两个字符但包括了一个特殊字符和一个非标准拉丁字母这使得它不太可能出现在预定义的字典中且如果采用暴力破解法brute force solution需要遍历的字符集包括特殊字符和非英文字符远大于只包含小写英文字母的情况。 破解方法John the Ripper 和其他密码破解工具通常结合使用多种破解技术包括字典攻击、暴力破解和基于规则的攻击。对于简单和常见的密码如只包含小写字母的长密码字典攻击或基于规则的攻击可能非常有效。而对于非常短但包含复杂字符的密码如果不在字典中可能需要转而使用暴力破解这在字符集大时尤其耗时。 密码选择的建议 使用足够的长度推荐至少使用 12 个字符的密码。 混合字符类型结合使用大写字母、小写字母、数字、特殊字符增加密码的复杂性。 避免使用常见单词和短语即使是长密码如果由常见单词或短语组成也可能容易被字典攻击破解。 考虑使用密码短语由几个不相关的单词组成的短语既容易记忆又难以被破解。 定期更换密码即使密码很复杂定期更换也可以减少被破解的风险。 使用密码管理器密码管理器可以帮助生成和存储复杂的随机密码从而不必担心记忆问题。 通过遵循这些建议可以大大提高密码的安全性减少被破解的风险。
1.5 问题 5
1.5.1 问题 在 ssh 中哪种机制允许客户端确保不存在中间人攻击
1.5.2 SSH是什么 SSH安全外壳协议Secure Shell是一个网络协议用于安全地在不安全的网络上进行远程登录和其他网络服务。SSH提供了一个加密的会话使得敏感信息如登录凭据和命令可以在客户端和服务器之间安全地传输防止了中间人攻击和数据泄露。 SSH最常见的用途包括远程控制服务器和安全地传输文件通过SCP或SFTP。SSH工作在应用层并默认使用TCP端口22。SSH不仅加密连接中的数据还提供了身份验证和数据完整性的保证。SSH支持多种身份验证方法包括基于密码的身份验证和基于公钥的身份验证其中后者提供了更高的安全性。
1.5.3 问题 在 SSH (安全外壳协议) 中防止中间人攻击Man-in-the-Middle, MITM主要依靠 主机密钥验证 机制。当 SSH 客户端第一次连接到 SSH 服务器时服务器会将其公钥发送给客户端。 客户端软件会检查这个公钥是否已经被存储在本地已知主机密钥列表中通常是在 .ssh/known_hosts 文件中。 首次连接如果是第一次连接即该服务器的公钥还未被存储在客户端的 known_hosts 文件中客户端会显示一个警告询问用户是否信任服务器的公钥。如果用户接受该公钥就会被存储在 known_hosts 文件中用于后续的验证。 后续连接在以后的连接中客户端会自动检查服务器提供的公钥是否与 known_hosts 文件中存储的公钥匹配。如果公钥匹配连接就会继续因为客户端认为它正在连接到同一个服务器。如果公钥不匹配SSH 客户端会阻止连接并显示一个警告因为这可能表明存在中间人攻击。 这个过程确保了客户端在连接到 SSH 服务器时可以验证服务器的身份防止中间人伪装成目标服务器以截获或篡改数据。 此外SSH 协议还采用了端到端的加密和其它安全措施如密钥交换算法进一步保障数据传输的安全性减少被中间人攻击的风险。
1.5.4 防止中间人攻击 为了防止中间人攻击Man-in-the-Middle, MITM通常会采用以下一些策略和技术 1. 加密使用强加密协议如 HTTPS、SSH、TLS/SSL对数据进行加密确保数据传输的安全。 2. 公钥基础设施PKI通过证书颁发机构CA颁发的数字证书来验证参与通信双方的身份。 3. 双因素认证除了密码之外使用一个额外的认证步骤如手机短信验证码、身份认证应用生成的一次性密码或生物特征认证。 4. 端点验证在客户端和服务器之间建立连接时对端点进行严格的验证确保正在连接的是正确的服务和设备。 5. DNS安全使用DNSSEC防止DNS劫持这是一种通过篡改域名解析过程来进行的中间人攻击。 6. VPN在不安全的网络如公共Wi-Fi上使用虚拟私人网络VPN来加密所有流量。 7. 网络安全工具使用防火墙、入侵检测系统IDS和入侵防御系统IPS等工具来监控和防止未授权的数据拦截。 8. 常规更新和补丁应用保持所有系统和软件的最新状态确保已应用最新的安全补丁来防范已知的漏洞。 通过组合使用这些策略和工具可以显著增强网络安全减少中间人攻击的风险。
1.6 问题 6
1.6.1 问题 我的公司提供基于 web 解决方案的服务。一家安全公司的商务人员向我推荐了一种“VPN屏蔽器”因为他告诉我“VPN IP地址只是可能给您的业务带来问题的IP地址的一小部分。我们的代理检测系统提供了一种简单的解决方案用于检测包括代理、VPN和Tor连接在内的各种坏IP地址。” 1. 您认为这样一个VPN屏蔽器从技术上来说是如何有效工作的 2. 而且在您看来它的优点和缺点可能是什么
1.6.2 问题
1.6.2.1 技术实现 VPN屏蔽器通常利用多种技术手段来识别和阻止VPN、代理和Tor连接。这些方法可能包括 IP地址检测屏蔽器可能拥有一个数据库其中包含已知的VPN和代理服务器的IP地址。这些数据可以通过第三方服务获取或者由公司自己维护。当检测到流量来自这些已知的IP地址时连接会被阻止。 端口和协议分析VPN通常会使用特定的端口和协议。检测系统可以分析网络流量以寻找这些特征。 DNS检测如果DNS请求显示出与用户IP地址不一致的地理位置信息那么这可能是VPN或代理使用的迹象。 行为分析异常的浏览器或连接行为也可能表明使用了VPN或代理。例如一个IP地址短时间内请求大量不同账户的登录可能是自动化脚本或VPN用户。 动态分析实时分析IP地址的行为模式比如使用速度和流量模式以识别非典型用途。
1.6.2.2 优点和缺点
1.6.2.2.1 优点 提高安全性阻止VPN和代理IP地址可以减少恶意用户的匿名性从而降低网络攻击和欺诈的风险。 内容地理限制对于需要执行地理限制的服务屏蔽VPN可以帮助执行这些限制。 减少滥用防止用户使用VPN绕过帐户限制、控制访问和执行一些形式的版权或访问控制。
1.6.2.2.2 缺点 误拦截屏蔽器可能会误将合法用户的VPN为恶意行为尤其是那些出于隐私保护和安全性考虑使用VPN的用户。 隐私问题客户可能对于无法使用VPN保护自己的隐私而感到不满这可能会影响用户体验并造成客户流失。 持续维护由于VPN服务商会不断变更和更新他们的IP地址所以VPN屏蔽器需要不断更新其数据库才能保持有效。 逃避技术有些VPN服务提供“隐形”或“混淆”服务器这些服务器能够逃避VPN检测因此屏蔽器不可能完全有效。 合法用途受限在某些情况下个人和公司可能需要使用VPN以安全地进行远程工作VPN屏蔽可能不利于这些合法的商业活动。 在实施VPN屏蔽器时公司应当权衡这些优点和缺点确保他们的安全措施不会对正常业务活动造成不利影响同时要通知用户关于这种策略及其可能的影响。 2 安全 JAVA (20 分钟) 我们现在讨论的是有关 Java 安全性的课程以及相关的实验课。
2.1 问题 1
2.1.1 问题 用一到两句话解释 Java 执行模型Java 虚拟机中引入的隔离执行机制沙箱的目标。
2.1.2 问题 Java虚拟机JVM中引入的隔离执行机制也称为沙箱sandbox主要目标是提供一个受限制的执行环境其中代码可以在限定的资源和权限范围内运行这样可以防止代码访问或更改系统的关键部分确保了系统的安全性和数据的隔离。
2.2 问题 2
2.2.1 问题 Java虚拟机的沙箱机制增强了哪些安全属性
2.2.2 问题 Java虚拟机的沙箱机制增强了以下几个安全属性 完整性通过限制代码对系统资源的访问和修改沙箱机制有助于保护系统和数据的完整性。 机密性确保敏感数据不被未经授权的代码访问从而保护信息不被泄露。 可用性防止恶意代码消耗过多资源如内存和CPU确保系统资源的正常可用性。 访问控制通过实施细粒度的权限控制沙箱机制有助于对执行环境中的代码进行严格的访问控制。
2.3 问题 3
2.2.1 问题 用图表和相关说明描述在Java虚拟机的沙箱中执行一个Java应用程序的解决方案以及在应用程序需要与远程服务器通信的情况下。指出可能使用的私钥/公钥。
2.2.2 问题 客户端应用程序在沙箱中运行Java 应用程序被加载到 Java 虚拟机JVM的沙箱环境中。这通常是通过设置安全管理器Security Manager和安全策略Policy File来实现的确保应用程序只能在授予的权限范围内操作。 设置安全策略安全策略定义了应用程序可以执行的操作例如访问网络、读写文件等。在我们的情况下策略应允许应用程序与指定的远程服务器进行网络通信。 使用密钥进行安全通信如果应用程序需要安全地与服务器通信例如通过 HTTPS 或使用加密的套接字则可能需要使用公钥和私钥。这里有几个关键步骤 公钥基础设施服务器会有一个与之关联的公钥证书该证书由证书颁发机构CA签发并包含了服务器的公钥。 密钥交换在建立连接时客户端应用程序使用服务器的公钥来加密信息确保只有拥有匹配私钥的服务器才能解密并读取这些信息。 客户端认证如果需要如果服务器要求客户端认证那么客户端也可能需要有自己的私钥/公钥对。客户端的公钥需通过证书形式提供给服务器验证。 安全通信流程客户端通过沙箱中的网络权限发起安全的网络连接比如使用 SSL/TLS在握手阶段交换密钥然后在加密的通道中与服务器进行通信。 验证和信任客户端通常需要验证服务器的证书以确保其真实性。这通常涉及到检查证书是否由客户端信任的 CA 签发以及证书中的公钥是否与服务器提供的公钥一致。 在这个过程中Java 应用程序运行在限制性的沙箱环境中它只允许应用程序在定义好的安全策略下执行操作。所有的网络通信都是通过加密渠道进行的确保数据传输的机密性和完整性同时使用了公钥和私钥来确保通信双方的身份。 3 安全概览 (30 分钟)
3.1 练习 1 一个用户收到一封包含恶意内容的邮件。这封邮件包含一个URL地址将用户重定向到一个假冒为他银行的恶意网站。
3.1.1 问题 1. 用户正在遭受什么类型的攻击 2. 如果用户在没有意识到这是恶意链接的情况下点击了链接攻击者能做什么 3. 他可以使用哪些安全措施来限制与这种类型的攻击相关的风险 4. 通过这个链接用户下载了一个被篡改的程序。如果他安装了这样的程序会有什么风险他可以使用哪些安全最佳实践来预防这类风险
3.1.2 问题解答 1. 用户正在遭受的攻击类型是 网络钓鱼攻击Phishing。这种攻击通过伪装成可信实体如银行来诱骗用户提供敏感信息如登录凭证、个人信息或财务信息。 2. 如果用户点击了恶意链接攻击者可以 窃取用户的个人和财务信息通过伪装的登录页面收集用户输入的用户名和密码。 安装恶意软件诱使用户下载并安装包含恶意软件的程序该软件可以用来进一步控制用户的设备或窃取信息。 劫持会话如果用户已登录到他们的真实银行账户恶意网站可能试图劫持用户的会话来执行未经授权的交易。 3. 用户可以采取以下安全措施来限制这类攻击的风险 谨慎对待邮件链接不要点击未经验证的邮件中的链接。直接通过浏览器访问已知的、可信的网站而不是通过邮件中的链接。 使用双因素认证即使攻击者获得了您的登录凭证双因素认证也可以提供额外的安全层。 安装安全软件Installation of security software使用反病毒软件和防火墙并保持它们的更新以帮助检测和阻止恶意活动。 教育和意识提升了解网络钓鱼和其他网络安全威胁提高对可疑邮件和链接的警觉性。 4. 如果用户下载并安装了被篡改的程序可能面临的风险包括 恶意软件感染如病毒virus、木马或勒索软件可能损害系统、窃取敏感数据或锁定文件以索取赎金。 系统漏洞恶意程序可能会利用系统中的安全漏洞以获得更高级别的访问权限或执行未经授权的操作。 隐私泄露个人和财务信息可能被窃取并用于欺诈或身份盗用。 为了预防这类风险用户可以采取以下安全最佳实践 只从可信来源下载软件避免从未经验证的网站下载软件尽量使用官方网站或可信的应用商店。 定期更新系统和软件保持操作系统、浏览器和所有应用程序的最新状态以修补已知的安全漏洞。 使用反病毒软件并定期扫描系统以识别和清除恶意软件。 限制程序权限尽量不要以管理员权限运行未知的软件或应用程序。
3.2 练习 2 一个用户在网站 www.mon-site-web.fr 上有一个账户并通过输入地址http://www.mon-site-web.fr 来连接到该网站。在这样的网站上要求他进行认证然后下载一个可执行程序。 1. 连接到这样的网站真的安全吗如果不安全为什么 连接到使用 HTTP 协议的网站并不真正安全因为 HTTP 不是加密的传输协议。这意味着在用户和网站服务器之间传输的所有数据包括用户名和密码等敏感信息都是以明文形式传输的易于被中间人攻击者截取和查看。 2. 可能有哪些网络安全风险 中间人攻击MITM攻击者可以拦截用户和网站之间的通信窃取或篡改传输的数据。 数据泄露由于数据未加密个人信息、登录凭据和其他敏感数据可能被泄露。 身份盗窃攻击者可以使用截获的凭据进行身份盗窃从而进一步进行欺诈或非法访问用户的其他账户。 恶意软件分发如果网站被攻击者篡改可能会向用户分发恶意软件危及用户设备的安全。 3. 我们希望使用基于信任第三方的 PKI 架构。 (a) 回顾 PKI 架构的工作原理。 公钥基础设施PKI是一种安全架构旨在通过使用证书颁发机构CA和数字证书来提供安全的电子交易。PKI 使用一对公钥和私钥来实现数据的加密和数字签名。公钥是公开可用的而私钥是保密的。当一个实体如个人或组织请求一个数字证书时CA 会验证该实体的身份并颁发一个包含该实体公钥的证书。这个证书可以用来验证持有者的身份并确保交换的信息加密和完整。 (b) 这样的架构能保证哪些网络安全属性 机密性使用公钥加密数据确保只有持有相应私钥的实体才能解密保护数据不被未授权访问。 完整性通过数字签名确保数据在传输过程中未被篡改。 认证数字证书帮助确认一个实体的身份确保通信双方是他们声称的那些人。 不可否认性或称为不可抵赖性数字签名还提供了不可否认性即数据的发送者不能否认他们发送的数据。 采用基于 HTTPS加上 SSL/TLS的通信可以利用 PKI 提供的这些安全属性从而确保网站与用户之间的交易既安全又可靠。 4 密码学 (30 分钟)
4.1 图的3-着色问题
4.1.1 3-着色问题 给定一个有k个顶点的图G图中有若干边每条边连接图中的两个顶点。从一个顶点可以引出任意数量的边。 如果可以为图G的每个顶点指派三种颜色之一例如黄色、红色和蓝色使得G中没有任何一条边的两个端点着相同的颜色则称图G是3-可着色的。 3-着色问题是一个NP完全问题如果G是一个任意的图找到G的一个3-着色方案如果它确实存在的话是一个非常困难的问题。
4.1.2 零知识证明协议的三个原则 我们提出使用这个问题来构建一个零知识证明协议。回顾一下零知识证明协议的三个原则 任何被授权的人总是能成功地认证自己 未被授权的人最终总会暴露自己 观察被授权的人进行认证的间谍不会学到任何能够用来认证自己的信息。
4.1.3 零知识证明协议在本问题的应用 在这个练习中我们将考虑四个人物证明者Prouveur验证者Vérifieur欺骗者Tricheur和间谍Espion。 证明者首先生成一个3-可着色的图例如他随机为k个顶点中的每一个分配一种颜色。然后他随机生成顶点对(s1, s2)如果s1和s2没有被着上相同的颜色则将s1和s2通过一条边连接。 他继续这个过程直到例如所有他最初生成的顶点至少与其他两个顶点连接并且图是连通的总是存在从任意两个顶点s1到s2的路径。按照这种方法构造的图是3-可着色的并且他知道一种着色方案。 证明者公开他的图G这样G就变成了公开信息但他保留他的着色方案C作为秘密。 一个顶点s的颜色记为C(s)C(s)只能取三种可能的值黄色红色或蓝色。 此外我们假设有一个众所周知的单向哈希函数h。 证明者想要向验证者证明自己的身份。协议的一轮进行如下 1. 对于G中的每个顶点s证明者随机抽取一个不同的随机数Rs每轮和每个顶点的随机数都不同并发送所有的哈希值h(s, C(s), Rs)给验证者。 2. 验证者随机选取G中由一条边相连的两个顶点s1和s2。 3. 证明者发送两个消息s1, C(s1), Rs1和s2, C(s2), Rs2给验证者。 4. 验证者计算这两个消息的哈希值并核实这些值是否与证明者在第一步中给出的值相匹配。如果还满足C(s1) ≠ C(s2)则这一轮顺利完成。 使用这样的协议显然证明者总是能成功地认证自己因为他知道函数C。
4.2 问题14.1
4.2.1 问题 随机数Rs的作用是什么如果从协议中系统地去除这些随机数会发生什么如果对所有的顶点s使用同一个随机数R会怎样
4.2.2 问题解答 随机数Rs的作用是确保每次证明过程中对于每个顶点发送的哈希值是独一无二的 随机数Rs的作用是为了掩盖颜色C(s)。如果没有随机数Rs那么冒名顶替者可以计算3个可能的哈希值h(s, C)其中C红色、黄色或蓝色并通过将这三个哈希值与证明者宣布的h(s, C(s))进行比较来找到C(s)的值。 此外如果对所有顶点s使用同一个随机数R那么从证明者宣布了某个顶点s1的(s1, C(s1), R)起冒名顶替者可以通过将h(s, C(s), R)与h(s, C, R)进行比较并测试C的3个可能值红色、黄色、蓝色来找出所有顶点的颜色。
4.2.3 问题的详细解答 确保哈希值的唯一性随机数确保每次证明过程中即使是相同的顶点和颜色组合也会生成不同的哈希值。这样每一轮的验证都是独一无二的提高了协议的安全性。 掩盖颜色信息通过将颜色信息与随机数一起哈希随机数帮助隐藏真实的颜色值。如果没有随机数攻击者或冒名顶替者可以通过计算和比较哈希值来揭露颜色信息。 防止颜色信息泄露如果对所有顶点使用相同的随机数那么一旦攻击者知道了一个顶点的颜色就可以更容易地猜测或计算出其他顶点的颜色。这是因为相同的随机数没有为每个顶点提供独立的 掩码 使得哈希值之间的比较可能揭示出颜色信息。 具体来说如果对所有顶点使用相同的随机数冒名顶替者可以通过以下步骤来破解颜色 证明者公布了某个顶点 的。 冒名顶替者对于每个其他顶点可以计算对于每种颜色红色、黄色、蓝色的值。 通过比较这些计算出的哈希值与证明者提供的哈希值冒名顶替者可以推断出每个顶点的颜色。 这样使用相同的随机数降低了协议的安全性因为它使得攻击者通过比较和分析哈希值来推断颜色变得更加容易。因此在设计零知识证明协议时为每个顶点使用不同的随机数 是非常重要的以确保每次验证的独立性和增强整个协议的安全性。
4.3 问题14.2
4.3.1 问题 我们现在来关注作弊者的情况。他不知道证明者的秘密即G的3-着色方案但仍然会尝试冒充证明者。因此他获取了证明者的公开图G并尝试按照3-着色规则对其进行着色。由于他不知道图是如何构造的而且问题是NP完全的他失败了。我们假设他能部分正确地对G进行着色。在他无法无冲突地着色的G的部分作弊者犯了错误即边的两端颜色相同。为了简化我们认为他在着色时只犯了一个错误。他的着色因此是不完美的在下文中我们记作C0。 作弊者决定采取以下态度。他在协议的第一步向验证者发送他的着色C0的哈希值。如果验证者询问他正确着色的一条边(s1,s2)他发送消息s1, C0(s1), Rs1和s2, C0(s2), Rs2。 如果验证者询问他未能正确着色的边他会发送例如s1, 黄色, Rs1和s2, 红色, Rs2的消息只要两种颜色不同即可。作弊者能以这种方式欺骗验证者吗
4.3.2 问题解答 作弊者不能以这种方式混淆验证者因为在第一步中他已经对s1, C0(s1), Rs1进行了承诺通过传输量h(s1, C(s1), Rs1)给验证者对于顶点s2也是同样的情况。这意味着如果验证者随机选取的边恰好是作弊者无法正确着色的边作弊者在第三步中发送的颜色信息将与他最初承诺的信息不符验证者通过哈希值就能发现作弊者的不一致性从而揭露作弊者的欺诈行为。
4.4 问题14.3
4.4.1 问题 如果哈希函数h构造不当特别是容易发生碰撞比如对于任意的顶点s和颜色c以及任何数r都能相对容易地找到另一种颜色c0和一个随机数r0使得h(s, c, r) h(s, c0, r0)。在这种情况下证明作弊者即使不知道图G的3-着色方案也总能成功地认证自己。
4.4.2 问题解答 如果哈希函数h容易发生碰撞那么当作弊者在某个他未能正确着色的顶点s上受到质询时他可以对随机数Rs进行 撒谎 。他可以修改随机数Rs1和Rs2的值以保持与第一步中宣布的值的一致性同时宣称颜色C(s1) C(s2)。
4.5 问题14.4
4.5.1 问题 我们假设h是一个安全的哈希函数。设n是图G中边的数量。作弊者在一轮中成功认证的概率是多少证明如果n很大作弊者在n轮中成功认证的概率接近1/e。
4.5.2 问题解答 我们假设在n条边中只有一条边着色错误。如果每一轮提出的问题彼此独立那么在一轮中被抓到的概率是1/n而在n轮中不被抓到的概率是。 如果n足够大我们可以使用以下近似 如果我们执行k轮协议那么不被抓到的概率是(1 - 1/n)^k当k趋向于无穷时这个概率趋向于0。
4.5.3 数学公式 首先是在一轮中没有被抓到的概率。为了估算这个表达式我们取对数 根据对数的幂规则可以把指数拿出来 当很大时就很小我们可以使用泰勒级数的第一项来近似即 因此当时 所以可以写作 那么大约是 最后是数学常数约等于 2.71828的倒数大约等于 0.367879441...这意味着作弊者在一轮中成功认证自己的概率大约是。 当n足够大时通过重复这个过程n轮我们可以得到作弊者在所有n轮中都成功认证自己的概率使用同样的逼近方法得到的结果接近于。这种情况下如果n轮都是独立的作弊者在所有轮中都不被发现的概率随n增大而减少最终趋向于。
4.6 问题14.5
4.6.1 问题 因此我们可以看到通过增加轮数作弊者最终总会暴露自己。现在我们将关注间谍的情况他观察了证明者的所有认证过程希望从中获取足够的信息来冒充证明者。如果使用前述协议展示间谍最终能完全发现证明者的着色方案。
4.6.2 问题解答 在每一轮中证明者会透露两个顶点的颜色。逐渐地间谍学会了图的着色方案。
4.7 问题14.6
4.7.1 问题 通过这种修改证明者在每一轮的第一步开始前随机改变其着色约定他会随机交换初始着色方案中三种颜色的名称。在协议的第三步中证明者才明确透露关于他着色方案的信息。有了这种修改间谍能从消息中推断出什么信息
4.7.2 问题解答 随着证明者在每一轮中随机改变颜色名称的约定间谍从任何特定轮次获取的信息将无法直接用于识别证明者的确切颜色方案。 换句话说即使间谍知道某两个顶点在特定轮次中不共享相同的颜色由于颜色名称的随机置换间谍无法确定这些颜色在证明者原始着色方案中的确切身份。因此这种修改极大地减少了间谍能够从每轮交流中收集到的有效信息量实际上使他无法从观察到的颜色分配中学到任何有关证明者原始着色方案的具体信息。
4.7.3 关于间谍的解释 这段文字描述了一个零知识证明过程中对于防止作弊者和间谍获取有效信息的策略。在原始的协议中通过多轮验证作弊者尝试冒充合法证明者的行为最终会被揭露。对于间谍他通过观察证明者的所有认证过程希望能够获取足够的信息来模仿证明者。在没有修改前的协议下间谍通过每一轮中证明者透露的两个顶点的颜色信息逐步学习到整个图的着色方案。 为了阻止间谍学习到有用的信息协议被修改为在每一轮开始之前证明者会随机改变颜色的标记即颜色的命名或指派。这意味着即便间谍在某一轮中得知了两个顶点的颜色不同由于颜色标记在每轮都会随机变化间谍无法确定这些颜色在证明者的原始着色方案中对应哪些具体颜色。因此这种协议的修改大大降低了间谍通过观察获取有用信息的能力使其不能通过观察得到的颜色分配信息来准确了解证明者的原始着色方案。 简而言之这种协议的修改有效地保护了证明过程的安全性防止了间谍和作弊者通过分析验证过程中的信息来破解或模仿合法证明者的身份。
4.8 问题14.7
4.8.1 问题 与像Fiat-Shamir这样的协议相比这个协议的主要缺点是什么
4.8.2 问题解答 密钥的大小。 这个问题涉及到零知识证明协议的一个重要方面效率和实用性。 在零知识证明中密钥的大小 通常指的是进行证明所需的数据量大小。一个零知识证明协议的效率部分地由生成和验证证明所需的数据量来衡量。如果一个协议需要传输大量的数据才能完成身份验证那么它可能在实际应用中效率低下特别是在带宽有限或计算资源受限的环境下。 Fiat-Shamir协议是一种非交互式零知识证明协议通过将交互式的步骤转化为非交互式的使用哈希函数来代替验证者的随机挑战。这种转换减少了通信的需求使得证明过程更加高效尤其是在需要远程验证的场景中。 相比之下上文讨论的协议每一轮都需要证明者和验证者之间的交互并且证明者需要为图的每个顶点生成和发送额外的信息如随机数和颜色的哈希值。如果图很大或者为了达到高安全性需要执行许多轮那么所需传输的数据量也相应增加。此外证明者还需要在每轮开始前随机改变颜色约定这增加了协议的复杂性。 因此与Fiat-Shamir协议相比这个协议的主要缺点是可能需要更大的密钥或证明数据大小从而影响了它的通信效率和实用性。
