期中考統整

資料備份

• 完整備份(Completely Backup)
  • 完整將資料、應用系統程式、作業系統及系統程式備份
• 選擇式備份(Selective Backup) or 差異備份(Different Backup)
  • 與上次完整備份到目前有更改、新增及刪除的檔案進行資料備份
• 增量備份(Incremental Backup)
  • 指對上一次全部備份或增量備份後更新的資料進行備份

生物特性驗證

• 生理結構唯一性
  • 指紋、手形、眼紋、臉形
• 行為差異性性
  • 音頻、音律、音量 => 聲音
    寫字力道、字型、字體 => 筆跡
• 如何挑選生物特徵來驗證使用者身分之設備，以下四項
  • 錯誤接受率(False Accept Rate)：不合法使用者卻被此設備驗證為是合法使用者之錯誤比率
  • 錯誤拒絕率(False Reject Rate)：真正合法使用者卻被此設備驗證為是不合法使用者之比率
  • 活體驗證功能(Live & Die Verify)：此設備是否有能力辨識活的生理結構
  • 驗證時間(Verify Time)：使用者登入到系統驗證出結果的所需時間

通行密碼的安全威脅

• 字典攻擊法
  • 利用字典中的單字測試密碼，常見單字有兩萬個，一組單字需1毫秒，20秒內可破解密碼。
• 猜測攻擊法
  • 利用使用者相關個人資料來猜測密碼，e.g. 生日、電話、紀念日、地址
• 窮舉攻擊法 or 暴力攻擊(Brute-Force Attack)
  • 將所有可能的密碼都試過一次，若密碼過短，更容易猜出來，e.g. 一位字 => 26字母+10數字
• 重送攻擊法
  • 攔截使用者傳送通行密碼的資訊(加密也一樣)，再重新送到Server，一樣會通過驗證
• 行騙法
  • 偽造軟體，模擬主機登入系統

各種通行密碼技術(在Server存放密碼的方式)

• 設計通行密碼系統之一般需求：
  1. 系統要訂定錯誤次數(如三次)
  2. 同時有兩人似相同使用者身分登入時，須給予禁止或警告
  3. 要強迫使用者定期更改密碼，並檢查密碼是否合格或合理
  4. 使用者需輸入完所有資料才能驗證身分，否則駭客將知道是否有合法使用者，降低猜測難度
• 直接儲存法
  
  • 優點：簡單、容易設計
  • 缺點：不易保護、不肖IT人員可直接存取資料
• 單向函數法
  
  • 使用者通行密碼PW_i，經單向函數F(．)，得到Y_i = F(PW_i)
  • 比對：將使用者輸入的密碼套用函式，再與資料表中的密碼比對
• 通行密碼加密法
  
  • 加密法可透過key解密再得到通行密碼
• 通行密碼加鹽法(Password Salt)
  
  • 在通行密碼加密法中，一但通行密碼表外洩，
    駭客可以使用新申請的帳密比對出密碼表中使用者的密碼
  • %& => random variable
• 以上幾種無法阻擋重送攻擊，介紹下列兩種可避免重送攻擊
  • 時戳法
    1. 用戶發出請求連線給Server
    2. Server回覆 請輸入使用者識別名稱與通行密碼
    3. 輸入完之後，連同帳密及通信時戳(2023/4/6 20:39:41)，以密文傳送Server
    4. Server解密，接著算通信時間與Server的時間之差值，是否在合理範圍內
    • 問題：用戶端及Server的系統時間需相同
  • 亂數法
    1. 用戶發出請求連線給Server
    2. Server回覆一亂數值r並請輸入使用者識別名稱與通行密碼
    3. 輸入完之後，連同帳密及亂數值r，以密文傳送Server
    4. Server解密，接著驗證r是否相同

Kerberos身分鑑別系統

電腦作業系統的安全威脅

• 非法使用者的入侵與存取
• 合法使用者蓄意的破壞或洩密
• 惡意的軟體(malware)
• 伺服器程式攻擊

電腦病毒的類型

• 啟動磁區型病毒(BOOT)
  • 透過磁碟片啟動開機
  • 也稱為開機型病毒
• 可執行檔病毒
  • 檔案型病毒
  • 在執行檔裡，中毒後會擴散
  • 常駐型病毒(Memory Resident Virus)
    • 藏在記憶體，若有程式沒被感染，會立即感染其他未感染檔案
  • 非常駐型病毒(Non-memory Resident Virus)
    • 在檔案裡，若使用者執行，會立即感染其他未感染檔案
• 巨集型病毒
  • word、excel的巨集程式
• 電腦寄生蟲
  • 快速自行繁衍(指數)以消耗CPU時間及癱瘓系統
• 特洛伊木馬
  • 表面正常的軟體，內藏暗中破壞或盜取資源的惡意程式
• 邏輯炸彈
  • 一旦條件吻合就執行木馬程式
• 薩拉米香腸
  • 將存款的利息扣除收到自己身上

預防電腦病毒的方法

• 安裝防毒軟體
• 定期更新病毒碼
• 不任意執行電子郵件夾帶的檔案
• 盡量使用硬碟開機，不使用磁片或抽取式硬碟
• 不隨意執行包含巨集的檔案
• 不下載或使用來路不明的檔案

軟體方面的安全漏洞

• 溢位攻擊(緩衝區溢位) Buffer Overflow
  • 當一個程序或系統嘗試將大量數據存儲在一個定義好的緩衝區之外，導致超出了緩衝區的邊界，這就是緩衝區溢位。攻擊者可以利用這種漏洞來將惡意代碼注入到受影響的系統中，並在沒有權限的情況下執行該代碼。這種攻擊可以對系統造成嚴重的損害
• 競爭條件
  • 在多工的環境下，可能會發生多個執行程式競爭一個資源的情況
• 亂數值的預測
  • 若亂數產生器可預知，會造成安全漏洞

密碼學基本概念

• C=>密文 E=>加密演算法 K=>金鑰 M=>明文 D=>解密演算法 C=>密文
• 加密：C = E_K(M)    
• 解密：D_k(C) = D_K(E_K(M)) = M    
• 加解密方法或演算法一般都要公開，使用者僅保存秘密金鑰(key)，理由有三：
  1. 加解密方法不易記憶與保管，金鑰很短，方便保管或腦中
  2. 就算不公開加解密方法，還是能潛入竊取
  3. 相容性問題，你有這個加解密方法或設備，但我沒有，也無法使用

密碼系統的安全性程度

• 無條件安全
  • 非法使用者不管攔截多少密文，用甚麼方法都無法導出明文
  • 一次性密碼系統(One-Time Pad)，用完一次就丟
• 計算安全
  • 目前或未來預測之科技，在合理之資源設備下，破解需相當長的時間

古代密碼系統

• 簡單替代法(Simple Substitution)
  
• 編碼法(Code book)
  
• 同音異字替代法(Homophonic)
  
• 多字母替代法
  
• A=0 B=1 C=2 D=3 D=4...Z=25
• C(2)+L(11) =N(13)
• 多圖替代法
  • 同一列，往右一格
  • 同一行，往下一格
  • 不同列不同行，找到對應的邊角位置
  
  
• 古代密碼系統之破解法
  • 窮舉法(Brute-Force Attack)
    • 將所有可能的情況都嘗試一遍，直到找出正確的解密方法
  • 統計法(Statistics Attack)
    • 利用一些統計資料來協助破解密碼
    • e.g. [A、E、I、O、U]出現頻率比[Q、X、Z]的出現頻率高出許多

三重DES密碼系統

AES的加密演算法

1. 將明文轉換成一狀態值矩陣，再將狀態值矩陣與回合金鑰RK₀經由回合金鑰加密函數做XOR運算
2. 將狀態值矩陣做ByteSub函數的輸入項，找屋S-Box對應的位元組，再替換掉原來的位元組
3. 將上一步驟得到的結果做ShiftRow函數的轉換，第一列維持不變，第二列向左循環位移一個位元組，以此類推
4. 將上一步驟轉後的結果做MixColumn的輸入項(XOR)
5. 將步驟4得到的結果與相對應的回合金鑰，再執行一次AddRoundKey函數的運算，反覆執行步驟二~五，共執行(N_r-1)回合
6. 回合完畢後，得到狀態值矩陣值，最後再執行步驟二與步驟三，得到的結果再與最終回合的回合金鑰執行步驟五的AddRoundKey，獲得密文

秘密金鑰密碼系統的加密模式

• ECB Mode(Electronic Code Book Mode)
  
  • 每個區段各自獨立加解密
  • 對方解密後可能會變更原意
• CBC Mode(Cipher Block Chaining Mode)
  
  • 系統初始向量(Initial Vector,IV)
  • 有相同的明文，會產生不同的密文
  • 無法各自獨立加密，可以各自獨立解密
• CFB Mode(Cipher Feedback Mode)
  
  • 相同明文不會產生相同密文
  • 加解密均不能各自執行
  • 加密區塊長度可變度(不受限64位元)
• OFB Mode(Output Feedback Book Mode)
  
  • 密文不受前面明文之引響
  • 每一個密文都是獨立的

資料庫安全的威脅

• 資料庫內機密資料被非法者所竊知
• 資料庫內資料被非法者所篡改及偽造
• 資料庫內資料被非法者所破壞,讓合法者不能存取
• 資料庫推論(Database Inference)
  • 已知黃品傑同學就讀資管系，而且該班只有她一位女生，若想得知黃品傑同學的英文成績
    請問資管系英文成績總分 405
    請問資管系男同學英文成績總分 312
    非法者因此可推論黃品傑同學的英文成績為 405-312 = 93
• 資料庫聚合(Database Aggregation)
  
• 木馬藏兵(Trojan horse)
• 秘道(Covert Channel)
  • 以1次1個bit的方式慢洩漏資料

統計資料庫安全

• 提供平均值(average)、綜合(sum)、異變數(variable)、總數(count)等統計資料之資料庫
• 有些統計資料屬於機密性
• 僅允許做統計查詢而禁止查詢某特定的個別機密資料
• 查詢統計量威脅(Query Set Attacks)是常見的統計資料庫安全威脅

推理問題的解決方法

• 解決統計資料庫的推理問題，可分為下列三個:
  • 近似查詢法
    • 不回答正確的結果給查詢者，而將此結果做些微修改，以偽裝正確資料
    • 合成法
      
    • 隨機取樣法
      
    • 隨機誤差法
      
  • 限制查詢法
    • 對於敏感資料的查詢及其統計量可能會危及資料庫安全時，則系統拒絕回答
  • 追蹤法
    • 在回答查詢時，先分析此查詢是否會被用來推論統計資料庫之敏感資料，若是則拒絕回答

實作

• 安裝網頁伺服器 Apache
• 資料庫環境簡介簡報 (2023)
• 網頁防火牆
• 補充教材 Chapter 02
• 統整