【密码学】信息安全五大属性
信息安全的五大属性，通常被称为CIA三元组加上两个额外的属性，他们是确保信息在存储、处理和传输过程中保持安全、完整和可用的关键要素。这些属性共同构成了信息安全的基础框架。
一、信息安全五大属性
我先给出一个直观的列表，方面大家后续快速查阅，然后再对每一个属性进行说明。
| 信息安全属性 | 描述 | 实现手段 |
|---|---|---|
| 机密性 | 确保信息仅被授权的个体或系统访问。 | 加密技术、访问控制列表（ACLs）、防火墙等 |
| 完整性 | 保证信息在传输和存储过程中不被未经授权的修改。 | 散列函数、数字签名、安全协议如SSL/TLS |
| 认证性 | 确认用户或系统的身份，确保与之交互的是预期的实体。 | 用户名/密码、双因素认证、生物识别技术等 |
| 不可否认性 | 确保发送者不能否认其发送的信息，接收者也不能否认其接收的信息。 | 数字签名、时间戳服务 |
| 可用性 | 保证授权用户能够随时访问所需的信息和资源。 | 高可用性设计、灾难恢复计划、冗余系统和备份策略 |
（1）机密性（Confidentiality）
确保信息仅被授权的个体或系统访问。
例子：在一个医疗保健系统中，患者的病历信息被加密存储，只有授权的医生和护士才能解密查看。例如，使用AES（高级加密标准）加密算法，确保即使数据在传输或存储过程中被截获，也无法解读其内容。
（2）完整性（Integrity）
保证信息在传输和存储过程中不被未经授权的修改。
例子：在银行交易中，使用数字签名和哈希函数来确保转账记录未被篡改。例如，每当一笔交易发生，银行会计算交易数据的哈希值并附加数字签名。在接收端，银行会重新计算哈希值并与签名中的哈希值比较，以确认数据没有被修改。
（3）认证性（Authentication）
确认用户或系统的身份，确保与之交互的是预期的实体。
例子：网上银行登录时，用户不仅需要输入用户名和密码，还需要通过手机接收的一次性验证码进行二次认证。这种双因素认证（2FA）增加了安全性，确保只有合法用户能够访问账户。
（4）不可否认性（Non-repudiation）
确保发送者不能否认其发送的信息，接收者也不能否认其接收的信息。
例子：在电子商务中，当消费者购买商品并在线支付后，商家和消费者都会收到带有数字签名的交易确认。这样，任何一方都不能否认交易的发生，因为数字签名提供了交易的法律效力和证据。
（5）可用性（Availability）
保证授权用户能够随时访问所需的信息和资源。
例子：云服务提供商为了保证客户的数据始终可用，会在多个数据中心部署冗余服务器和存储设备。例如，当一个数据中心因自然灾害或硬件故障而失效时，另一个数据中心可以立即接管服务，确保用户可以继续访问他们的数据和应用程序。
二、信息安全五大属性的体现举例说明
以下是一个简化的例子，通过甲乙双方之间的通信过程来说明信息安全的五大属性。
场景设定
- 甲方：信息发送者，需要向乙方发送一份机密合同。
- 乙方：信息接收者，需要确认合同内容并签署。
（1）机密性（Confidentiality）
甲方在发送合同之前，使用加密软件对合同文件进行加密，确保只有拥有解密密钥的乙方能够阅读合同内容。这样，即使合同在传输过程中被截获，也无法被未经授权的第三方解密阅读。
（2）完整性（Integrity）
甲方在加密合同文件后，还计算了文件的哈希值（一种独特的数字指纹），并将哈希值一同发送给乙方。乙方收到文件后，使用相同的哈希算法重新计算文件的哈希值，并与甲方提供的哈希值进行比较。如果两者一致，说明合同文件在传输过程中未被篡改。
（3）认证性（Authentication）
甲乙双方使用数字证书进行身份认证。甲方在发送加密合同和哈希值时，会附加自己的数字签名。乙方使用甲方的公钥验证数字签名的有效性，从而确认合同确实来自甲方且未被篡改。同时，乙方也可以向甲方发送带有自己数字签名的确认信息，以证明自己的身份。
（4）不可否认性（Non-repudiation）
由于合同文件和哈希值都附有数字签名，因此甲方无法否认自己发送过该合同文件（因为其他人无法伪造有效的数字签名）。同样，如果乙方确认接收并同意合同内容，其发送的确认信息也带有数字签名，因此乙方也无法否认自己接收并同意了合同。
（5）可用性（Availability）
假设在合同传输过程中，网络出现了短暂的故障或拥塞。然而，由于甲方和乙方都采用了可靠的通信协议和错误恢复机制（如重传机制），合同文件最终成功传输给了乙方。这确保了乙方在需要时能够访问和使用合同文件，体现了信息的可用性。
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