计算机网络安全 Chapter01

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1、第一部分 计算机网络安全基础,本部分包括3章内容： 第1章 网络安全概述与环境配置 网络安全研究的体系、研究网络安全的必要性 研究网络安全的社会意义，与网络安全有关的法规 评价一个系统或者应用软件的安全等级 较为详细地介绍实验环境的配置 第2章 网络安全协议基础 OSI七层网络模型、TCP/IP协议族 IP协议、TCP协议、UDP协议和ICMP协议 常用的网络服务：文件传输服务、Telnet服务等 常用的网络服务端口和常用的网络命令 第3章 网络安全编程基础 操作系统编程中的C和C+语言 C语言的4个发展阶段 Socket编程、注册表编程 定时器编程、驻留程序编程和多线程编程,第一章 网络安全

2、概述与环境配置,00,1,内容提要, 介绍网络安全研究的体系、研究网络安全的必要性 研究网络安全的社会意义，目前与计算机网络安全有关的法规 评价一个系统或者应用软件的安全等级 为了能顺利完成本书介绍的各种实验，最后较为详细地介绍实验环境的配置,信息安全概述,网络安全是信息安全学科的重要组成部分。信息安全是一门交叉学科，广义上，信息安全涉及多方面的理论和应用知识，除了数学、通信、计算机等自然科学外，还涉及法律、心理学等社会科学。狭义上，也就是通常说的信息安全，只是从自然科学的角度介绍信息安全的研究内容。信息安全各部分研究内容及相互关系如图,信息安全研究内容及关系,1.1.1 信息安全研究层次,信

3、息安全从总体上可以分成5个层次：安全的密码算法，安全协议，网络安全，系统安全以及应用安全，层次结构,1.1.2 信息安全的基本要求,信息安全的目标是保护信息的机密性、完整性、抗否认性和可用性，也有的观点认为是机密性、完整性和可用性，即CIA（Confidentiality Integrity Availability）。 保密性Confidentiality 机密性是指保证信息不能被非授权访问，即使非授权用户得到信息也无法知晓信息内容，因而不能使用。通常通过访问控制阻止非授权用户获得机密信息，通过加密变换阻止非授权用户获知信息内容。 完整性Integrity 完整性是指维护信息的一致性，即信息

4、在生成、传输、存储和使用过程中不应发生人为或非人为的非授权篡改。一般通过访问控制阻止篡改行为，同时通过消息摘要算法来检验信息是否被篡改。信息的完整性包括两个方面：（1）数据完整性：数据没有被未授权篡改或者损坏；（2）系统完整性：系统未被非法操纵，按既定的目标运行。 可用性Availability 可用性是指保障信息资源随时可提供服务的能力特性，即授权用户根据需要可以随时访问所需信息。可用性是信息资源服务功能和性能可靠性的度量，涉及到物理、网络、系统、数据、应用和用户等多方面的因素，是对信息网络总体可靠性的要求。 除了这三方面的要求，信息还要求真实性，即个体身份的认证，适用于用户、进程、系统等；

5、要求可说明性，即确保个体的活动可被跟踪；要求可靠性，即行为和结果的可靠性、一致性。,1.1.3 信息安全的发展,20世纪60年代倡导通信保密措施 到了20世纪60到70年代，逐步推行计算机安全，信息安全概念是20世纪80年代到90年代才被广泛提出的 20世纪90年代以后，开始倡导信息保障（IA，Information Assurance）。信息保障的核心思想是对系统或者数据的4个方面的要求：保护（Protect），检测（Detect），反应（React）和恢复（Restore），结构如图：,信息保障的结构,利用4个单词首字母表示为：PDRR，称之为 PDRR保障体系，其中： 保护（Protec

6、t）指采用可能采取的手段保障信息的保密性、完整性、可用性、可控性和不可否认性。 检测（Detect）指提供工具检查系统可能存在的黑客攻击、白领犯罪和病毒泛滥等脆弱性。 反应（React）指对危及安全的事件、行为、过程及时做出响应处理，杜绝危害的进一步蔓延扩大，力求系统尚能提供正常服务。 恢复（Restore）指一旦系统遭到破坏，尽快恢复系统功能，尽早提供正常的服务。,1.1.4 可信计算概述,1999年10月由Compaq、HP、IBM、Intel和Microsoft牵头组织TCPA( Trusted Computing Platform Alliance)，发展成员190家，遍布全球各大洲主

7、力厂商。TCPA专注于从计算平台体系结构上增强其安全性，2001年1月发布了TPM主规范（版本1.1），该组织于2003年3月改组为TCG (Trusted Computing Group，可信计算组织)，并于 2003年10月发布了TPM主规范（版本1.2）。 TCG目的是在计算和通信系统中广泛使用基于硬件安全模块支持下的可信计算平台（TCP，Trusted Computing Platform），以提高整体的安全性。,网络安全的攻防研究体系,网络安全（Network Security）是一门涉及计算机科学、网络技术、通信技术、密码技术、信息安全技术、应用数学、数论、信息论等多种学科的综合性

8、科学。,网络安全的攻防体系,攻击技术,如果不知道如何攻击，再好的防守也是经不住考验的，攻击技术主要包括五个方面：1、网络监听：自己不主动去攻击别人，在计算机上设置一个程序去监听目标计算机与其他计算机通信的数据。 2、网络扫描：利用程序去扫描目标计算机开放的端口等，目的是发现漏洞，为入侵该计算机做准备。 3、网络入侵：当探测发现对方存在漏洞以后，入侵到目标计算机获取信息。 4、网络后门：成功入侵目标计算机后，为了对“战利品”的长期控制，在目标计算机中种植木马等后门。 5、网络隐身：入侵完毕退出目标计算机后，将自己入侵的痕迹清除，从而防止被对方管理员发现。,防御技术,防御技术包括四大方面：1、操作

9、系统的安全配置：操作系统的安全是整个网络安全的关键。 2、加密技术：为了防止被监听和盗取数据，将所有的数据进行加密。 3、防火墙技术：利用防火墙，对传输的数据进行限制，从而防止被入侵。 4、入侵检测：如果网络防线最终被攻破了，需要及时发出被入侵的警报。,网络安全的攻防体系,为了保证网络的安全，在软件方面可以有两种选择，一种是使用已经成熟的工具，比如抓数据包软件Sniffer，网络扫描工具X-Scan等等，另一种是自己编制程序，目前网络安全编程常用的计算机语言为C、C+或者Perl语言。为了使用工具和编制程序，必须熟悉两方面的知识 一方面是两大主流的操作系统：UNIX家族和Window系列操作系

10、统， 另一方面是网络协议，常见的网络协议包括： TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议） IP（Internet Protocol，网络协议） UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议） SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议） POP（Post Office Protocol，邮局协议） FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）等等。,网络安全的层次体系,从层次体系上，可以将网络安全分成四个层次上的安全： 1、物理安全； 2、逻辑安全； 3、操作系

11、统安全； 4、联网安全。,物理安全,物理安全主要包括五个方面： 1、防盗；2、防火；3、防静电；4、防雷击；5、防电磁泄漏。 1、防盗：像其他的物体一样，计算机也是偷窃者的目标，例如盗走软盘、主板等。计算机偷窃行为所造成的损失可能远远超过计算机本身的价值，因此必须采取严格的防范措施，以确保计算机设备不会丢失。,物理安全,2、防火：计算机机房发生火灾一般是由于电气原因、人为事故或外部火灾蔓延引起的。电气设备和线路因为短路、过载、接触不良、绝缘层破坏或静电等原因引起电打火而导致火灾。 人为事故是指由于操作人员不慎，吸烟、乱扔烟头等，使存在易燃物质（如纸片、磁带、胶片等）的机房起火，当然也不排除人为

12、故意放火。外部火灾蔓延是因外部房间或其他建筑物起火而蔓延到机房而引起火灾。,物理安全,3、防静电： 静电是由物体间的相互摩擦、接触而产生的，计算机显示器也会产生很强的静电。 静电产生后，由于未能释放而保留在物体内，会有很高的电位（能量不大），从而产生静电放电火花，造成火灾。 还可能使大规模集成电器损坏，这种损坏可能是不知不觉造成的。,物理安全,利用引雷机理的传统避雷针防雷，不但增加雷击概率，而且产生感应雷，而感应雷是电子信息设备被损坏的主要杀手，也是易燃易爆品被引燃起爆的主要原因。 雷击防范的主要措施是，根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层确定防护要点作分类保护； 根据雷

13、电和操作瞬间过电压危害的可能通道从电源线到数据通信线路都应做多层保护。,物理安全,5、防电磁泄漏 电子计算机和其他电子设备一样，工作时要产生电磁发射。 电磁发射包括辐射发射和传导发射。 这两种电磁发射可被高灵敏度的接收设备接收并进行分析、还原，造成计算机的信息泄露。 屏蔽是防电磁泄漏的有效措施，屏蔽主要有电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽三种类型。,逻辑安全,计算机的逻辑安全需要用口令、文件许可等方法来实现。 可以限制登录的次数或对试探操作加上时间限制；可以用软件来保护存储在计算机文件中的信息； 限制存取的另一种方式是通过硬件完成，在接收到存取要求后，先询问并校核口令，然后访问列于目录中的授权用户标志号

14、。 此外，有一些安全软件包也可以跟踪可疑的、未授权的存取企图，例如，多次登录或请求别人的文件。,操作系统安全,操作系统是计算机中最基本、最重要的软件。 同一计算机可以安装几种不同的操作系统。 如果计算机系统可提供给许多人使用，操作系统必须能区分用户，以便于防止相互干扰。 一些安全性较高、功能较强的操作系统可以为计算机的每一位用户分配账户。 通常，一个用户一个账户。操作系统不允许一个用户修改由另一个账户产生的数据。,联网安全,联网的安全性通过两方面的安全服务来达到： 1、访问控制服务：用来保护计算机和联网资源不被非授权使用。 2、通信安全服务：用来认证数据机要性与完整性，以及各通信的可信赖性。,

15、研究网络安全的必要性,网络需要与外界联系，受到许多方面的威胁 物理威胁 系统漏洞造成的威胁 身份鉴别威胁 线缆连接威胁 有害程序等方面威胁。,物理威胁,物理威胁包括四个方面：偷窃、废物搜寻、间谍行为和身份识别错误。 1、偷窃 网络安全中的偷窃包括偷窃设备、偷窃信息和偷窃服务等内容。如果他们想偷的信息在计算机里，那他们一方面可以将整台计算机偷走，另一方面通过监视器读取计算机中的信息。2、废物搜寻 就是在废物（如一些打印出来的材料或废弃的软盘）中搜寻所需要的信息。在微机上，废物搜寻可能包括从未抹掉有用东西的软盘或硬盘上获得有用资料。3、间谍行为 是一种为了省钱或获取有价值的机密、采用不道德的手段获

16、取信息。4、身份识别错误 非法建立文件或记录，企图把他们作为有效的、正式生产的文件或记录，如对具有身份鉴别特征物品如护照、执照、出生证明或加密的安全卡进行伪造，属于身份识别发生错误的范畴。这种行为对网络数据构成了巨大的威胁。,系统漏洞威胁,系统漏洞造成的威胁包括三个方面：乘虚而入、不安全服务和配置和初始化错误。1、乘虚而入 例如，用户A停止了与某个系统的通信，但由于某种原因仍使该系统上的一个端口处于激活状态，这时，用户B通过这个端口开始与这个系统通信，这样就不必通过任何申请使用端口的安全检查了。2、不安全服务 有时操作系统的一些服务程序可以绕过机器的安全系统，互联网蠕虫就利用了UNIX系统中三

17、个可绕过的机制。3、配置和初始化错误 如果不得不关掉一台服务器以维修它的某个子系统，几天后当重启动服务器时，可能会招致用户的抱怨，说他们的文件丢失了或被篡改了，这就有可能是在系统重新初始化时，安全系统没有正确的初始化，从而留下了安全漏洞让人利用，类似的问题在木马程序修改了系统的安全配置文件时也会发生。,身份鉴别威胁,身份鉴别造成威胁包括四个面：口令圈套、口令破解、算法考虑不周和编辑口令。1、口令圈套 口令圈套是网络安全的一种诡计，与冒名顶替有关。常用的口令圈套通过一个编译代码模块实现，它运行起来和登录屏幕一模一样，被插入到正常有登录过程之前，最终用户看到的只是先后两个登录屏幕，第一次登录失败了，所以用户被要求再输入用户名和口令。实际上，第一次登录并没有失败，它将登录数据，如用户名和口令写入到这个数据文件中，留待使用。2、口令破解 破解口令就像是猜测自行车密码锁的数字组合一样，在该领域中已形成许多能提高成功率的技巧。3、算法考虑不周 口令输入过程必须在满足一定条件下才能正常地工作，这个过程通过某些算法实现。在一些攻击入侵案例中，入侵者采用超长的字符串破坏了口令算法，成功地进入了系统。4、编辑口令 编辑口令需要依靠操作系统漏洞，如果公司内部的人建立了一个虚设的账户或修改了一个隐含账户的口令，这样，任何知道那个账户的用户名和口令的人便可以访问该机器了。,