- 计算机安全Cybersecurity：计算机安全的范围和计算能力的发展速度一样快，我们可以把计算机安全，看成是保护系统和数据的：保密性、完整性和可用性。（1）保密性Secrecy/Confidentiality，是只有有权限的人才能读取计算机系统和数据。（2）完整性Intergrity，是只有有限权限的人才能使用和修改系统和数据。（3）可用性Avalibaility，是有权限的人应该随时可以访问系统和数据。拒绝服务攻击Denial of Service Attacks（DDOS）就是黑客发送大量假请求到服务器，让网站很慢或者挂掉，这就是攻击可用性。建立威胁分析模型。身份认证有三种，各有利弊。What you know？账号密码容易被猜中，因此要设置复杂一些，包含符号。What you have？是基于用户有特定物体，比如钥匙和锁。这就可以避免被“猜中”，而且通常需要人在场，所以远程攻击就更难了。What you are？这种验证是基于你，你把特征展示给计算机进行验证。生物识别验证，比如指纹、虹膜。而且来自传感器的数据每次会不同。What you know&What you have两种是确定性的，但生物识别是概率性的，生物认证的另一个问题是无法重设。“身份认证”后，就来到了“访问控制Access Control”，一旦系统知道你是谁，它需要知道你能访问什么，应该有个规范，说明你能访问什么，修改什么，使用什么，这可以通过“权限Permissions”或“访问控制列表Access Control List（ACL）”来实现，其中描述了用户对每个文件、文件夹、程序的访问权限。不能向上读也不能向下写的模型叫做BELI-LaPaDual模型，它是为美国国防部“多层安全政策”制定的。还有许多其他访问控制模型，比如Chinese Wall Model and Biba model。“身份验证”和“访问控制”帮助计算机知道你是谁以及你可以访问什么，但做这件事的软件必须是可信的。隔离。沙箱。
- 黑客Hackers&攻击Cyber Attacks。（1）最常见的攻击是网络钓鱼Phishing。（2）另一种常见方法是假托Pretxting，装作公司IT部门的人，诱骗你设置电脑，变更容易被攻击。（3）邮件里带木马torjan horses也是常见手段，邮件照片中包含了恶意软件Malware。（4）最近出现一种新的攻击方法叫做NAND镜像，如果能在物理上接触电脑，可以往内存上接几根线，复制整个内存，复制之后暴力尝试密码，直到设备让你等待，这时只需要把复制的内容覆盖掉内存，本质上是重置了内存，就不用等待了，可以继续尝试密码了。（5）如果不能物理接近，只能远程攻击，则一般需要攻击者利用系统漏洞，来获得某些能力或访问权限，这叫做“漏洞利用”exploit。一种常见的漏洞利用是“缓冲区溢出buffer overflow”，缓冲区是一种概称，指预留的一块内存空间。（6）另一种经典手段叫做代码注入code injection。常用于攻击用数据库的网站。我们会用结构化查询语言Structured Query Language，SQL，一种流行的数据API。
- 密码学Cryptography：为了加密信息，要用加密算法Cipher把明文plain text转换成密文ciphertext，这个过程叫加密encryption，把密文翻译成明文叫做解密decryption。“凯撒加密”，把信件中的字母向后移动3个位置，比如A变成D。有一大类加密算法叫“替换加密”substitution ciphers，“凯撒加密”是其中一种。有个巨大的缺点是，字母出现频率是一样的，比如E字母出现频率最高，如果替换成X，那么有经验的密码破译师Cryptanalyst就能从统计中发现规律。另一类加密算法叫做“移位加密”Permutation ciphers。二战中最著名的德国英格玛采用的是复杂的替换加密。早期加密算法中，应用最广泛的是IBM和NSA于1977年开发的“数据加密标准Data Encryption Standard ”，DES最初用的56位长度的二进制密钥，但到1999年，就可以用计算机暴力破解，因此2001年出现了高级加密标准Advanced Encryption Standard，AES，采用了更长的密钥，128/192/256bit，让暴力破解更加困难。AES将数据切成块，每块16byte，然后用密钥进行一系列替换加密和移位加密，再加上一些其他操作，进一步加密信息，每一块数据会重复这个过程10次以上。在互联网时代，我们需要某种方法，在公开的互联网上传递密钥给对方，这看起来好像不太安全，一旦被黑客拦截，黑客就能解密密码，解决办法是“密钥交换KEY EXCHANGE”是不发送密钥但依然让两台计算机在密钥上达成共识的算法，我们可以用“单向函数”one-way-function来做，单向函数是一种数学操作，很容易算出结果，但想从结果逆向推算出输入非常困难，就像将颜色混在一起很容易，但想知道混了什么颜色很难。我们可以用“迪菲-赫尔曼密钥交换”，在Diffie-Hellman中，单向函数是模幂运算，就是先做幂运算，拿一个数字当底数，拿一个数字当指数，然后除以第三个数字，最后拿到我们想要的余数。Diffie-Hellman密钥交换是建立共享密钥的一种方法，双方用一样的密钥加密和解密消息，叫做“对称加密symmetric encrytion”，凯撒加密，英格玛，AES都是对称加密。还有“非对称加密Asymmetric Encryption”，有两个不同的密钥，一个是公开的，一个是私有的，人们用公开密钥加密消息，只有有私钥的人能解密，换句话说，知道公钥只能加密但不能解密，是“不对称”的。反过来也可以，即用私钥加密，用公钥解密。这种做法用于签名，服务器也可以用私钥加密，任何人都可以用服务器的公钥解密。目前最流行的非对称加密技术是RSA，名字来自发明者Rivest，Shamir，Adleman。