計算機網(wǎng)絡(luò)課件：第9章 網(wǎng)絡(luò)安全

1、計算機網(wǎng)絡(luò)1第9章網(wǎng)絡(luò)安全與網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)2本章學(xué)習(xí)要求:了解：網(wǎng)絡(luò)安全的重要性理解：密碼體制的基本概念及應(yīng)用掌握：防火墻的基本概念掌握：網(wǎng)絡(luò)入侵檢測與防攻擊的基本概念與方法掌握：網(wǎng)絡(luò)文件備份與恢復(fù)的基本方法了解：網(wǎng)絡(luò)病毒防治的基本方法了解：網(wǎng)絡(luò)管理的基本概念與方法 39.1 網(wǎng)絡(luò)安全研究的主要問題9.1.1 網(wǎng)絡(luò)安全的重要性 網(wǎng)絡(luò)安全問題已經(jīng)成為信息化社會的一個焦點問題；每個國家只能立足于本國，研究自己的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，培養(yǎng)自己的專門人才，發(fā)展自己的網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)，才能構(gòu)筑本國的網(wǎng)絡(luò)與信息安全防范體系。 49.1.2 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究的主要問題 網(wǎng)絡(luò)防攻擊問題 網(wǎng)絡(luò)安全漏洞與對策問題網(wǎng)絡(luò)中的信息安

2、全問題防抵賴問題 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部安全防范問題 網(wǎng)絡(luò)防病毒問題 垃圾郵件與灰色軟件問題網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)、災(zāi)難恢復(fù)問題51. 網(wǎng)絡(luò)防攻擊技術(shù)服務(wù)攻擊（application dependent attack） : 對網(wǎng)絡(luò)提供某種服務(wù)的服務(wù)器發(fā)起攻擊，造成該網(wǎng)絡(luò)的“拒絕服務(wù)”，使網(wǎng)絡(luò)工作不正常;非服務(wù)攻擊（application independent attack） : 不針對某項具體應(yīng)用服務(wù)，而是基于網(wǎng)絡(luò)層等低層協(xié)議而進行的，使得網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備工作嚴重阻塞或癱瘓。6網(wǎng)絡(luò)防攻擊主要問題需要研究的幾個問題網(wǎng)絡(luò)可能遭到哪些人的攻擊？攻擊類型與手段可能有哪些？如何及時檢測并報告網(wǎng)絡(luò)被攻擊？如何采取相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安

3、全策略與網(wǎng)絡(luò)安全防護體系？72. 網(wǎng)絡(luò)安全漏洞與對策的研究網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的運行涉及：計算機硬件與操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)硬件與網(wǎng)絡(luò)軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)安全漏洞也會表現(xiàn)在以上幾個方面。 8網(wǎng)絡(luò)安全漏洞的存在是不可避免的； 網(wǎng)絡(luò)軟件的漏洞和“后門”是進行網(wǎng)絡(luò)攻擊的首選目標； 網(wǎng)絡(luò)安全研究人員與網(wǎng)絡(luò)管理人員也必須主動地了解本系統(tǒng)的計算機硬件與操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)硬件與網(wǎng)絡(luò)軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用軟件，以及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議可能存在的安全問題，利用各種軟件與測試工具主動地檢測網(wǎng)絡(luò)可能存在的各種安全漏洞，并及時地提出對策與補救措施。 93. 網(wǎng)絡(luò)中的信息安全問題信息存儲安全與信息傳輸安全 信息存儲安全 如

4、何保證靜態(tài)存儲在連網(wǎng)計算機中的信息不會 被未授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)用戶非法使用；信息傳輸安全 如何保證信息在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^程中不被泄露與不被攻擊； 10信息傳輸安全問題的四種基本類型11數(shù)據(jù)加密與解密的過程 124. 防抵賴問題防抵賴是防止信息源結(jié)點用戶對他發(fā)送的信息事后不承認，或者是信息目的結(jié)點用戶接收到信息之后不認賬；通過身份認證、數(shù)字簽名、數(shù)字信封、第三方確認等方法，來確保網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)暮戏ㄐ詥栴}，防止“抵賴”現(xiàn)象出現(xiàn)。 135. 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部安全防范網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部安全防范是防止內(nèi)部具有合法身份的用戶有意或無意地做出對網(wǎng)絡(luò)與信息安全有害的行為；對網(wǎng)絡(luò)與信息安全有害的行為包括： 有意或無意地泄露網(wǎng)絡(luò)用戶或網(wǎng)絡(luò)管理

5、員口令； 違反網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)定，繞過防火墻，私自和外部網(wǎng)絡(luò)連接，造成 系統(tǒng)安全漏洞； 違反網(wǎng)絡(luò)使用規(guī)定，越權(quán)查看、修改和刪除系統(tǒng)文件、應(yīng)用程 序及數(shù)據(jù)； 違反網(wǎng)絡(luò)使用規(guī)定，越權(quán)修改網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置，造成網(wǎng)絡(luò)工作不 正常；解決來自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的不安全因素必須從技術(shù)與管理兩個方面入手。146. 網(wǎng)絡(luò)防病毒 引導(dǎo)型病毒可執(zhí)行文件病毒宏病毒混合病毒特洛伊木馬型病毒Internet語言病毒 157. 垃圾郵件與灰色軟件目前網(wǎng)絡(luò)垃圾郵件幾乎達到失控的地步；“灰色軟件”包括間諜程序、廣告程序、后門程序、下載程序、植入程序等。 Internet中灰色軟件的危害威脅已呈急劇上升的趨勢； 2005年，垃圾郵件繼續(xù)泛濫，由此引

6、起的網(wǎng)絡(luò)釣魚攻擊越演越烈； 2006年，流氓軟件成為人們注意的新的焦點。 168. 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)、災(zāi)難恢復(fù)問題如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障造成數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)能不能被恢復(fù)？如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)因某種原因被損壞，重新購買設(shè)備的資金可以提供，但是原有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能不能恢復(fù)？一個實用的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的設(shè)計中必須有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)手段和災(zāi)難恢復(fù)策略與實現(xiàn)方法的內(nèi)容，這也是網(wǎng)絡(luò)安全研究的一個重要內(nèi)容。 179.1.3 網(wǎng)絡(luò)安全標準 電子計算機系統(tǒng)安全規(guī)范，1987年10月計算機軟件保護條例，1991年5月計算機軟件著作權(quán)登記辦法，1992年4月中華人民共和國計算機信息與系統(tǒng)安全保護條例， 1994年2月計算機信息系統(tǒng)保密

7、管理暫行規(guī)定，1998年2月關(guān)于維護互聯(lián)網(wǎng)安全決定，全國人民代表大會常務(wù) 委員會通過，2000年12月18可信計算機系統(tǒng)評估準則TC-SEC-NCSC是1983年公布的，1985年公布了可信網(wǎng)絡(luò)說明（TNI）；可信計算機系統(tǒng)評估準則將計算機系統(tǒng)安全等級分為4類7個等級，即D、C1、C2、B1、B2、B3與A1；D級系統(tǒng)的安全要求最低，A1級系統(tǒng)的安全要求最高。 199.2 加密與認證技術(shù) 9.4.1 密碼算法與密碼體制的基本概念 數(shù)據(jù)加密與解密的例子 20密碼體制是指一個系統(tǒng)所采用的基本工作方式以及它的兩個基本構(gòu)成要素，即加密/解密算法和密鑰；傳統(tǒng)密碼體制所用的加密密鑰和解密密鑰相同，也稱為對

8、稱密碼體制；如果加密密鑰和解密密鑰不相同，則稱為非對稱密碼體制；密鑰可以看作是密碼算法中的可變參數(shù)。從數(shù)學(xué)的角度來看，改變了密鑰，實際上也就改變了明文與密文之間等價的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系；密碼算法是相對穩(wěn)定的。在這種意義上，可以把密碼算法視為常量，而密鑰則是一個變量；在設(shè)計加密系統(tǒng)時，加密算法是可以公開的，真正需要保密的是密鑰。 21什么是密碼 密碼是含有一個參數(shù)k的數(shù)學(xué)變換，即 C = Ek（m）m是未加密的信息（明文）C是加密后的信息（密文）E是加密算法參數(shù)k稱為密鑰密文C是明文m 使用密鑰k 經(jīng)過加密算法計算后的結(jié)果；加密算法可以公開，而密鑰只能由通信雙方來掌握。22密鑰長度密鑰長度與密鑰個數(shù)

9、密鑰長度（位）組合個數(shù)40240=109951162777656256=7.205759403793101664264=1.84467440737110191122112=5.19229685853510331282128=3.4028236692091038239.2.2 對稱密鑰密碼體系 對稱加密（symmetric cryptography）的特點 249.2.3 非對稱密鑰密碼體系 非對稱密鑰（asymmetric cryptography）密碼體系特點25非對稱加密的標準 RSA體制被認為是目前為止理論上最為成熟的一種公鑰密碼體制。RSA體制多用在數(shù)字簽名、密鑰管理和認證等方面；El

10、gamal公鑰體制是一種基于離散對數(shù)的公鑰密碼體制；目前，許多商業(yè)產(chǎn)品采用的公鑰加密算法還有Diffie Hellman密鑰交換、數(shù)據(jù)簽名標準DSS、橢圓曲線密碼等 。269.2.4 數(shù)字信封技術(shù) 279.4.6 數(shù)字簽名技術(shù) 28例子假設(shè)生成單向散列函數(shù)的辦法是： 對一段英文消息中字母a、e、h、o出現(xiàn)的次數(shù)進行計數(shù)，生成的消息摘要的值H取字母a、e、h的出現(xiàn)次數(shù)相乘，再加上字母o出現(xiàn)的次數(shù)的運算結(jié)果。那么，對于一段英文消息： the combination to the safe is two，seven，thirty-five.按照生成的消息摘要值的規(guī)則： H0=（263）+4 = 40

11、如果有人截獲了這段消息，并把它修改為： You are being followed , use back roads hurry.按照生成的消息摘要值的規(guī)則： H=（341）+4 = 16通過檢查消息摘要值的方法可以發(fā)現(xiàn)發(fā)送的消息是否被人篡改。299.2.6 身份認證技術(shù)的發(fā)展 身份認證可以通過3種基本途徑之一或它們的組合實現(xiàn)：所知（knowledge）: 個人所掌握的密碼、口令；所有（possesses）: 個人身份證、護照、信用卡、鑰匙；個人特征（characteristics）:人的指紋、聲紋、筆跡、手型、臉型、血型、視網(wǎng)膜、虹膜、DNA，以及個人動作方面的特征；新的、廣義的生物統(tǒng)計學(xué)

12、是利用個人所特有的生理特征來設(shè)計的；目前人們研究的個人特征主要包括：容貌、膚色、發(fā)質(zhì)、身材、姿勢、手印、指紋、腳印、唇印、顱相、口音、腳步聲、體味、視網(wǎng)膜、血型、遺傳因子、筆跡、習(xí)慣性簽字、打字韻律，以及在外界刺激下的反應(yīng)等。 309.3 防火墻技術(shù) 9.3.1 防火墻的基本概念防火墻是在網(wǎng)絡(luò)之間執(zhí)行安全控制策略的系統(tǒng)，它包括硬件和軟件；設(shè)置防火墻的目的是保護內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)資源不被外部非授權(quán)用戶使用，防止內(nèi)部受到外部非法用戶的攻擊。 31防火墻通過檢查所有進出內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，檢查數(shù)據(jù)包的合法性，判斷是否會對網(wǎng)絡(luò)安全構(gòu)成威脅，為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)建立安全邊界（security perimeter）；構(gòu)成防火墻

13、系統(tǒng)的兩個基本部件是： 包過濾路由器（packet filtering router） 應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)（application gateway）最簡單的防火墻由一個包過濾路由器組成，而復(fù)雜的防火墻系統(tǒng)由包過濾路由器和應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)組合而成；由于組合方式有多種，因此防火墻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也有多種形式。329.3.2 包過濾路由器 包過濾路由器的結(jié)構(gòu) 33路由器按照系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置的分組過濾規(guī)則（即訪問控制表），檢查每個分組的源IP地址、目的IP地址，決定該分組是否應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)；包過濾規(guī)則一般是基于部分或全部報頭的內(nèi)容。例如，對于TCP報頭信息可以是： 源IP地址 目的IP地址 協(xié)議類型 IP選項內(nèi)容 源TCP端口號

14、目的TCP端口號 TCP ACK標識 34包過濾的工作流程35包過濾路由器作為防火墻的結(jié)構(gòu) 36假設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全策略規(guī)定：內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的E-mail服務(wù)器（IP地址為192.1.6.2，TCP端口號為25）可以接收來自外部網(wǎng)絡(luò)用戶的所有電子郵件；允許內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)用戶傳送到與外部電子郵件服務(wù)器的電子郵件；拒絕所有與外部網(wǎng)絡(luò)中名字為TESTHOST主機的連接。 37包過濾規(guī)則表 389.3.3 應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)的概念 多歸屬主機（multihomed host） 典型的多歸屬主機結(jié)構(gòu) 39應(yīng)用級網(wǎng)關(guān) 40應(yīng)用代理（application proxy） 419.3.4 防火墻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 堡壘主機的概念 一個雙歸屬主機

15、作為應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)可以起到防火墻作用；處于防火墻關(guān)鍵部位、運行應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)軟件的計算機系統(tǒng)叫做堡壘主機。 42典型防火墻系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 采用一個過濾路由器與一個堡壘主機組成的S-B1防火墻系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 43包過濾路由器的轉(zhuǎn)發(fā)過程 44S-B1配置的防火墻系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸過程 45采用多級結(jié)構(gòu)的防火墻系統(tǒng)（ S-B1-S-B1配置）結(jié)構(gòu)示意圖469.4 網(wǎng)絡(luò)防攻擊與入侵檢測技術(shù) 9.4.1 網(wǎng)絡(luò)攻擊方法分析 目前黑客攻擊大致可以分為8種基本的類型： 入侵系統(tǒng)類攻擊 緩沖區(qū)溢出攻擊 欺騙類攻擊 拒絕服務(wù)攻擊 對防火墻的攻擊 利用病毒攻擊 木馬程序攻擊 后門攻擊479.4.2 入侵檢測的基本概念入侵檢測系統(tǒng)I

16、DS是對計算機和網(wǎng)絡(luò)資源的惡意使用行為進行識別的系統(tǒng)；它的目的是監(jiān)測和發(fā)現(xiàn)可能存在的攻擊行為，包括來自系統(tǒng)外部的入侵行為和來自內(nèi)部用戶的非授權(quán)行為，并且采取相應(yīng)的防護手段。48入侵檢測系統(tǒng)IDS的基本功能：監(jiān)控、分析用戶和系統(tǒng)的行為；檢查系統(tǒng)的配置和漏洞；評估重要的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)文件的完整性；對異常行為的統(tǒng)計分析，識別攻擊類型，并向網(wǎng)絡(luò)管理人員報警； 對操作系統(tǒng)進行審計、跟蹤管理，識別違反授權(quán)的用戶活動。49入侵檢測系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu) 509.4.3 入侵檢測的基本方法 對各種事件進行分析，從中發(fā)現(xiàn)違反安全策略的行為是入侵檢測系統(tǒng)的核心功能；入侵檢測系統(tǒng)按照所采用的檢測技術(shù)可以分為： 異常檢測 誤用檢測

17、 兩種方式的結(jié)合51基于主機的入侵檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 52基于網(wǎng)絡(luò)的入侵檢測系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 539.5 網(wǎng)絡(luò)文件備份與恢復(fù)技術(shù)9.5.1 網(wǎng)絡(luò)文件備份與恢復(fù)的重要性 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以進行歸檔與備份；歸檔是指在一種特殊介質(zhì)上進行永久性存儲；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份是一項基本的網(wǎng)絡(luò)維護工作；備份數(shù)據(jù)用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的恢復(fù)。549.5.2 網(wǎng)絡(luò)文件備份的基本方法 選擇備份設(shè)備 選擇備份程序建立備份制度 在考慮備份方法時需要注意的問題：如果系統(tǒng)遭到破壞需要多長時間才能恢復(fù)？ 怎樣備份才可能在恢復(fù)系統(tǒng)時數(shù)據(jù)損失最少？ 559.6 網(wǎng)絡(luò)防病毒技術(shù) 9.6.1 造成網(wǎng)絡(luò)感染病毒的主要原因 70%的病毒發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)上；將用戶家庭微型

18、機軟盤帶到網(wǎng)絡(luò)上運行而使網(wǎng)絡(luò)感染上病毒的事件約占41%左右；從網(wǎng)絡(luò)電子廣告牌上帶來的病毒約占7%；從軟件商的演示盤中帶來的病毒約占6%；從系統(tǒng)維護盤中帶來的病毒約占6%；從公司之間交換的軟盤帶來的病毒約占2%；其他未知因素約占27%；從統(tǒng)計數(shù)據(jù)中可以看出，引起網(wǎng)絡(luò)病毒感染的主要原因在于網(wǎng)絡(luò)用戶自身。 569.6.2 網(wǎng)絡(luò)病毒的危害 網(wǎng)絡(luò)病毒感染一般是從用戶工作站開始的，而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是病毒潛在的攻擊目標，也是網(wǎng)絡(luò)病毒潛藏的重要場所；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)病毒事件中起著兩種作用：它可能被感染，造成服務(wù)器癱瘓；它可以成為病毒傳播的代理人，在工作站之間迅速傳播與蔓延病毒；網(wǎng)絡(luò)病毒的傳染與發(fā)作過程與單機基本相

19、同，它將本身拷貝覆蓋在宿主程序上；當(dāng)宿主程序執(zhí)行時，病毒也被啟動，然后再繼續(xù)傳染給其他程序。如果病毒不發(fā)作，宿主程序還能照常運行；當(dāng)符合某種條件時，病毒便會發(fā)作，它將破壞程序與數(shù)據(jù)。 579.6.3 典型網(wǎng)絡(luò)防病毒軟件的應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)防病毒可以從以下兩方面入手：一是工作站，二是服務(wù)器；網(wǎng)絡(luò)防病毒軟件的基本功能是：對文件服務(wù)器和工作站進行查毒掃描、檢查、隔離、報警，當(dāng)發(fā)現(xiàn)病毒時，由網(wǎng)絡(luò)管理員負責(zé)清除病毒； 網(wǎng)絡(luò)防病毒軟件一般允許用戶設(shè)置三種掃描方式：實時掃描、預(yù)置掃描與人工掃描 ；一個完整的網(wǎng)絡(luò)防病毒系統(tǒng)通常由以下幾個部分組成：客戶端防毒軟件、服務(wù)器端防毒軟件、針對群件的防毒軟件、針對黑客的防毒軟件。 589.6.4 網(wǎng)絡(luò)工作站防病毒方法 采用無盤工作站使用單機防病毒卡 使用網(wǎng)絡(luò)防病毒卡 599.7 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù) 9.7.1 網(wǎng)絡(luò)管理的基本概念 網(wǎng)絡(luò)管理涉及以下三個方面：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供是指向用戶提供新的服務(wù)類型、增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、提高網(wǎng)絡(luò)性能；網(wǎng)絡(luò)維護是指網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控、故障報警、故障診斷、故障隔離與恢復(fù)；網(wǎng)絡(luò)處理是指網(wǎng)絡(luò)線路、設(shè)備利用率數(shù)據(jù)的采集、分析，以及提高網(wǎng)絡(luò)利用率的各種控制。 609.7.2 OSI管理功能域 配