網絡安全

1.網絡安全概述

  網絡安全是指網絡系統(tǒng)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數據受到保護，不因偶然的或者惡意的原因而遭受到破壞、更改、泄露，系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運行，網絡服務不中斷。 網絡安全從其本質上來講就是網絡上的信息安全。從廣義來說，凡是涉及到網絡上信息的保密性、完整性、可用性、真實性和可控性的相關技術和理論都是網絡安全的研究領域。網絡安全是一門涉及計算機科學、網絡技術、通信技術、密碼技術、信息安全技術、應用數學、數論、信息論等多種學科的綜合性學科。

  網絡安全的具體含義會隨著“角度”的變化而變化。比如：從用戶（個人、企業(yè)等）的角度來說，他們希望涉及個人隱私或商業(yè)利益的信息在網絡上傳輸時受到機密性、完整性和真實性的保護，避免其他人或對手利用竊聽、冒充、篡改、抵賴等手段侵犯用戶的利益和隱私。

網絡安全應具有以下四個方面的特征：
保密性：信息不泄露給非授權用戶、實體或過程，或供其利用的特性。
完整性：數據未經授權不能進行改變的特性。即信息在存儲或傳輸過程中保持不被修改、不被破壞和丟失的特性。
可用性：可被授權實體訪問并按需求使用的特性。即當需要時能否存取所需的信息。例如網絡環(huán)境下拒絕服務、破壞網絡和有關系統(tǒng)的正常運行等都屬于對可用性的攻擊；
可控性：對信息的傳播及內容具有控制能力。

  從網絡運行和管理者角度說，他們希望對本地網絡信息的訪問、讀寫等操作受到保護和控制，避免出現“陷門”、病毒、非法存取、拒絕服務和網絡資源非法占用和非法控制等威脅，制止和防御網絡黑客的攻擊。對安全保密部門來說，他們希望對非法的、有害的或涉及國家機密的信息進行過濾和防堵，避免機要信息泄露，避免對社會產生危害，對國家造成巨大損失。從社會教育和意識形態(tài)角度來講，網絡上不健康的內容，會對社會的穩(wěn)定和人類的發(fā)展造成阻礙，必須對其進行控制。

  隨著計算機技術的迅速發(fā)展，在計算機上處理的業(yè)務也由基于單機的數學運算、文件處理，基于簡單連接的內部網絡的內部業(yè)務處理、辦公自動化等發(fā)展到基于復雜的內部網（Intranet）、企業(yè)外部網（Extranet）、全球互連網（Internet）的企業(yè)級計算機處理系統(tǒng)和世界范圍內的信息共享和業(yè)務處理。在系統(tǒng)處理能力提高的同時，系統(tǒng)的連接能力也在不斷的提高。但在連接能力信息、流通能力提高的同時，基于網絡連接的安全問題也日益突出，整體的網絡安全主要表現在以下幾個方面：網絡的物理安全、網絡拓撲結構安全、網絡系統(tǒng)安全、應用系統(tǒng)安全和網絡管理的安全等。

  因此計算機安全問題，應該象每家每戶的防火防盜問題一樣，做到防范于未然。甚至不會想到你自己也會成為目標的時候，威脅就已經出現了，一旦發(fā)生，常常措手不及，造成極大的損失。

2.網絡安全分析

  2.1.物理安全分析
  網絡的物理安全是整個網絡系統(tǒng)安全的前提。在校園網工程建設中，由于網絡系統(tǒng)屬于弱電工程，耐壓值很低。因此，在網絡工程的設計和施工中，必須優(yōu)先考慮保護人和網絡設備不受電、火災和雷擊的侵害；考慮布線系統(tǒng)與照明電線、動力電線、通信線路、暖氣管道及冷熱空氣管道之間的距離；考慮布線系統(tǒng)和絕緣線、裸體線以及接地與焊接的安全；必須建設防雷系統(tǒng)，防雷系統(tǒng)不僅考慮建筑物防雷，還必須考慮計算機及其他弱電耐壓設備的防雷。總體來說物理安全的風險主要有，地震、水災、火災等環(huán)境事故；電源故障；人為操作失誤或錯誤；設備被盜、被毀；電磁干擾；線路截獲；高可用性的硬件；雙機多冗余的設計；機房環(huán)境及報警系統(tǒng)、安全意識等，因此要盡量避免網絡的物理安全風險。

  2.2.網絡結構的安全分析

  網絡拓撲結構設計也直接影響到網絡系統(tǒng)的安全性。假如在外部和內部網絡進行通信時，內部網絡的機器安全就會受到威脅，同時也影響在同一網絡上的許多其他系統(tǒng)。透過網絡傳播，還會影響到連上Internet/Intrant的其他的網絡；影響所及，還可能涉及法律、金融等安全敏感領域。因此，我們在設計時有必要將公開服務器（WEB、DNS、EMAIL等）和外網及內部其它業(yè)務網絡進行必要的隔離，避免網絡結構信息外泄；同時還要對外網的服務請求加以過濾，只允許正常通信的數據包到達相應主機，其它的請求服務在到達主機之前就應該遭到拒絕。

  2.3.系統(tǒng)的安全分析

  所謂系統(tǒng)的安全是指整個網絡操作系統(tǒng)和網絡硬件平臺是否可靠且值得信任。目前恐怕沒有絕對安全的操作系統(tǒng)可以選擇，無論是Microsfot 的Windows NT或者其它任何商用UNIX操作系統(tǒng)，其開發(fā)廠商必然有其Back-Door。因此，我們可以得出如下結論：沒有完全安全的操作系統(tǒng)。不同的用戶應從不同的方面對其網絡作詳盡的分析，選擇安全性盡可能高的操作系統(tǒng)。因此不但要選用盡可能可靠的操作系統(tǒng)和硬件平臺，并對操作系統(tǒng)進行安全配置。而且，必須加強登錄過程的認證（特別是在到達服務器主機之前的認證），確保用戶的合法性；其次應該嚴格限制登錄者的操作權限，將其完成的操作限制在最小的范圍內。

  2.4.應用系統(tǒng)的安全分析

  應用系統(tǒng)的安全跟具體的應用有關，它涉及面廣。應用系統(tǒng)的安全是動態(tài)的、不斷變化的。應用的安全性也涉及到信息的安全性，它包括很多方面。

  ——應用系統(tǒng)的安全是動態(tài)的、不斷變化的。

  應用的安全涉及方面很多，以目前Internet上應用最為廣泛的E-mail系統(tǒng)來說，其解決方案有sendmail、Netscape Messaging Server、Software.Com Post.Office、Lotus Notes、Exchange Server、SUN CIMS等不下二十多種。其安全手段涉及LDAP、DES、RSA等各種方式。應用系統(tǒng)是不斷發(fā)展且應用類型是不斷增加的。在應用系統(tǒng)的安全性上，主要考慮盡可能建立安全的系統(tǒng)平臺，而且通過專業(yè)的安全工具不斷發(fā)現漏洞，修補漏洞，提高系統(tǒng)的安全性。

  ——應用的安全性涉及到信息、數據的安全性。

  信息的安全性涉及到機密信息泄露、未經授權的訪問、 破壞信息完整性、假冒、破壞系統(tǒng)的可用性等。在某些網絡系統(tǒng)中，涉及到很多機密信息，如果一些重要信息遭到竊取或破壞，它的經濟、社會影響和政治影響將是很嚴重的。因此，對用戶使用計算機必須進行身份認證，對于重要信息的通訊必須授權，傳輸必須加密。采用多層次的訪問控制與權限控制手段，實現對數據的安全保護；采用加密技術，保證網上傳輸的信息（包括管理員口令與帳戶、上傳信息等）的機密性與完整性。

  2.5.管理的安全風險分析

  管理是網絡中安全最最重要的部分。責權不明，安全管理制度不健全及缺乏可操作性等都可能引起管理安全的風險。當網絡出現攻擊行為或網絡受到其它一些安全威脅時（如內部人員的違規(guī)操作等），無法進行實時的檢測、監(jiān)控、報告與預警。同時，當事故發(fā)生后，也無法提供黑客攻擊行為的追蹤線索及破案依據，即缺乏對網絡的可控性與可審查性。這就要求我們必須對站點的訪問活動進行多層次的記錄，及時發(fā)現非法入侵行為。

  建立全新網絡安全機制，必須深刻理解網絡并能提供直接的解決方案，因此，最可行的做法是制定健全的管理制度和嚴格管理相結合。保障網絡的安全運行，使其成為一個具有良好的安全性、可擴充性和易管理性的信息網絡便成為了首要任務。一旦上述的安全隱患成為事實，所造成的對整個網絡的損失都是難以估計的。因此，網絡的安全建設是校園網建設過程中重要的一環(huán)。

3.網絡安全措施

  3 .1.安全技術手段

  ——物理措施：例如，保護網絡關鍵設備(如交換機、大型計算機等)，制定嚴格的網絡安全規(guī)章制度，采取防輻射、防火以及安裝不間斷電源（UPS）等措施。

  ——訪問控制：對用戶訪問網絡資源的權限進行嚴格的認證和控制。例如，進行用戶身份認證，對口令加密、更新和鑒別，設置用戶訪問目錄和文件的權限，控制網絡設備配置的權限，等等。

  ——數據加密：加密是保護數據安全的重要手段。加密的作用是保障信息被人截獲后不能讀懂其含義。防止計算機網絡病毒，安裝網絡防病毒系統(tǒng)。

  ——其他措施：其他措施包括信息過濾、容錯、數據鏡像、數據備份和審計等。近年來，圍繞網絡安全問題提出了許多解決辦法，例如數據加密技術和防火墻技術等。數據加密是對網絡中傳輸的數據進行加密，到達目的地后再解密還原為原始數據，目的是防止非法用戶截獲后盜用信息。防火墻技術是通過對網絡的隔離和限制訪問等方法來控制網絡的訪問權限，從而保護網絡資源。其他安全技術包括密鑰管理、數字簽名、認證技術、智能卡技術和訪問控制等等。

  3 .2.安全防范意識

  擁有網絡安全意識是保證網絡安全的重要前提。許多網絡安全事件的發(fā)生都和缺乏安全防范意識有關。

4.網絡安全案例

  4 .1.概況

  隨著計算機技術的飛速發(fā)展，信息網絡已經成為社會發(fā)展的重要保證。信息網絡涉及到國家的政府、軍事、文教等諸多領域。其中存貯、傳輸和處理的信息有許多是重要的政府宏觀調控決策、商業(yè)經濟信息、銀行資金轉帳、股票證券、能源資源數據、科研數據等重要信息。有很多是敏感信息，甚至是國家機密。所以難免會吸引來自世界各地的各種人為攻擊（例如信息泄漏、信息竊取、數據篡改、數據刪添、計算機病毒等）。同時，網絡實體還要經受諸如水災、火災、地震、電磁輻射等方面的考驗。

  近年來，計算機犯罪案件也急劇上升，計算機犯罪已經成為普遍的國際性問題。據美國聯(lián)邦調查局的報告，計算機犯罪是商業(yè)犯罪中最大的犯罪類型之一，每筆犯罪的平均金額為45000美元，每年計算機犯罪造成的經濟損失高達50億美元。

  計算機犯罪大都具有瞬時性、廣域性、專業(yè)性、時空分離性等特點。通常計算機罪犯很難留下犯罪證據，這大大刺激了計算機高技術犯罪案件的發(fā)生。

  計算機犯罪案率的迅速增加，使各國的計算機系統(tǒng)特別是網絡系統(tǒng)面臨著很大的威脅，并成為嚴重的社會問題之一。

  4 .2.國外

  1996年初，據美國舊金山的計算機安全協(xié)會與聯(lián)邦調查局的一次聯(lián)合調查統(tǒng)計，有53％的企業(yè)受到過計算機病毒的侵害，42％的企業(yè)的計算機系統(tǒng)在過去的12個月被非法使用過。而五角大樓的一個研究小組稱美國一年中遭受的攻擊就達25萬次之多。

  1994年末，俄羅斯黑客弗拉基米爾?利文與其伙伴從圣彼得堡的一家小軟件公司的聯(lián)網計算機上，向美國CITYBANK銀行發(fā)動了一連串攻擊，通過電子轉帳方式，從CITYBANK銀行在紐約的計算機主機里竊取1100萬美元。

  1996年8月17日，美國司法部的網絡服務器遭到黑客入侵，并將“ 美國司法部” 的主頁改為“ 美國不公正部” ，將司法部部長的照片換成了阿道夫?希特勒，將司法部徽章?lián)Q成了納粹黨徽，并加上一幅色情女郎的圖片作為所謂司法部部長的助手。此外還留下了很多攻擊美國司法政策的文字。

  1996年9月18日，黑客又光顧美國中央情報局的網絡服務器，將其主頁由“中央情報局” 改為“ 中央愚蠢局” 。

  1996年12月29日，黑客侵入美國空軍的全球網網址并將其主頁肆意改動，其中有關空軍介紹、新聞發(fā)布等內容被替換成一段簡短的黃色錄象，且聲稱美國政府所說的一切都是謊言。迫使美國國防部一度關閉了其他80多個軍方網址。

  4 .3.國內

  1996年2月，剛開通不久的Chinanet受到攻擊，且攻擊得逞。

  1997年初，北京某ISP被黑客成功侵入，并在清華大學“ 水木清華” BBS站的“ 黑客與解密” 討論區(qū)張貼有關如何免費通過該ISP進入Internet的文章。

  1997年4月23日，美國德克薩斯州內查德遜地區(qū)西南貝爾互聯(lián)網絡公司的某個PPP用戶侵入中國互聯(lián)網絡信息中心的服務器，破譯該系統(tǒng)的shutdown帳戶，把中國互聯(lián)網信息中心的主頁換成了一個笑嘻嘻的骷髏頭。

  1996年初CHINANET受到某高校的一個研究生的攻擊；96年秋，北京某ISP和它的用戶發(fā)生了一些矛盾，此用戶便攻擊該ISP的服務器，致使服務中斷了數小時。

5.網絡安全類型

  運行系統(tǒng)安全，即保證信息處理和傳輸系統(tǒng)的安全。它側重于保證系統(tǒng)正常運行，避免因為系統(tǒng)的崩潰和損壞而對系統(tǒng)存貯、處理和傳輸的信息造成破壞和損失，避免由于電磁泄漏，產生信息泄露，干擾他人，受他人干擾。

  網絡上系統(tǒng)信息的安全。包括用戶口令鑒別，用戶存取權限控制，數據存取權限、方式控制，安全審計，安全問題跟蹤，計算機病毒防治，數據加密。

  網絡上信息傳播安全，即信息傳播后果的安全。包括信息過濾等。它側重于防止和控制非法、有害的信息進行傳播后的后果。避免公用網絡上大量自由傳輸的信息失控。

  網絡上信息內容的安全。它側重于保護信息的保密性、真實性和完整性。避免攻擊者利用系統(tǒng)的安全漏洞進行竊聽、冒充、詐騙等有損于合法用戶的行為。本質上是保護用戶的利益和隱私。

6.網絡安全特征

  網絡安全應具有以下四個方面的特征：

  保密性：信息不泄露給非授權用戶、實體或過程，或供其利用的特性。

  完整性：數據未經授權不能進行改變的特性。即信息在存儲或傳輸過程中保持不被修改、不被破壞和丟失的特性。

  可用性：可被授權實體訪問并按需求使用的特性。即當需要時能否存取所需的信息。例如網絡環(huán)境下拒絕服務、破壞網絡和有關系統(tǒng)的正常運行等都屬于對可用性的攻擊；

  可控性：對信息的傳播及內容具有控制能力。

7.威脅網絡安全因素

  自然災害、意外事故；計算機犯罪； 人為行為，比如使用不當，安全意識差等；黑客” 行為：由于黑客的入侵或侵擾，比如非法訪問、拒絕服務計算機病毒、非法連接等；內部泄密；外部泄密；信息丟失；電子諜報，比如信息流量分析、信息竊取等； 信息戰(zhàn)；網絡協(xié)議中的缺陷，例如TCP/IP協(xié)議的安全問題等等。

8.網絡安全的結構層次

  8.1 物理安全

  自然災害（如雷電、地震、火災等），物理損壞（如硬盤損壞、設備使用壽命到期等），設備故障（如停電、電磁干擾等），意外事故。解決方案是：防護措施，安全制度，數據備份等。

  電磁泄漏，信息泄漏，干擾他人，受他人干擾，乘機而入（如進入安全進程后半途離開），痕跡泄露（如口令密鑰等保管不善）。解決方案是：輻射防護，屏幕口令，隱藏銷毀等。

  操作失誤（如刪除文件，格式化硬盤，線路拆除等），意外疏漏。解決方案是：狀態(tài)檢測，報警確認，應急恢復等。

  計算機系統(tǒng)機房環(huán)境的安全。特點是：可控性強，損失也大。解決方案：加強機房管理，運行管理，安全組織和人事管理。

  8.2 安全控制

  微機操作系統(tǒng)的安全控制。如用戶開機鍵入的口令（某些微機主板有“ 萬能口令” ），對文件的讀寫存取的控制（如Unix系統(tǒng)的文件屬性控制機制）。主要用于保護存貯在硬盤上的信息和數據。

  網絡接口模塊的安全控制。在網絡環(huán)境下對來自其他機器的網絡通信進程進行安全控制。主要包括：身份認證，客戶權限設置與判別，審計日志等。

  網絡互聯(lián)設備的安全控制。對整個子網內的所有主機的傳輸信息和運行狀態(tài)進行安全監(jiān)測和控制。主要通過網管軟件或路由器配置實現。

  8.3 安全服務

  對等實體認證服務

  訪問控制服務

  數據保密服務

  數據完整性服務

  數據源點認證服務

  禁止否認服務

  8.4 安全機制

  加密機制

  數字簽名機制

  訪問控制機制

  數據完整性機制

  認證機制

  信息流填充機制

  路由控制機制

  公證機制

9.網絡加密方式

  鏈路加密方式

  節(jié)點對節(jié)點加密方式

  端對端加密方式

10.TCP/IP協(xié)議的安全問題

  TCP/IP協(xié)議數據流采用明文傳輸。

  源地址欺騙（Source address spoofing）或IP欺騙（IP spoofing）。

  源路由選擇欺騙（Source Routing spoofing）。

  路由選擇信息協(xié)議攻擊（RIP Attacks）。

  鑒別攻擊（Authentication Attacks）。

  TCP序列號欺騙（TCP Sequence number spoofing）。

  TCP序列號轟炸攻擊（TCP SYN Flooding Attack），簡稱SYN攻擊。

  易欺騙性（Ease of spoofing）。

11.網絡安全工具

  掃描器：是自動檢測遠程或本地主機安全性弱點的 程序，一個好的掃描器相當于一千個口令的價值。

  如何工作：TCP端口掃描器，選擇TCP/IP端口和服務(比如FTP)，并記錄目標的回答，可收集關于目標主機的有用信息(是否可匿名登錄，是否提供某種服務)。掃描器告訴我們什么：能發(fā)現目標主機的內在弱點，這些弱點可能是破壞目標主機的關鍵因素。系統(tǒng)管理員使用掃描器，將有助于加強系統(tǒng)的安全性。黑客使用它，對網絡的安全將不利。

  掃描器的屬性：1、尋找一臺機器或一個網絡。2、一旦發(fā)現一臺機器，可以找出機器上正在運行的服務。3、測試哪些服務具有漏洞。

  目前流行的掃描器：1、NSS網絡安全掃描器，2、stroke超級優(yōu)化TCP端口檢測程序，可記錄指定機器的所有開放端口。3、SATAN安全管理員的網絡分析工具。4、JAKAL。5、XSCAN。

12.黑客常用的信息收集工具

  信息收集是突破網絡系統(tǒng)的第一步。黑客可以使用下面幾種工具來收集所需信息：

  SNMP協(xié)議，用來查閱非安全路由器的路由表，從而了解目標機構網絡拓撲的內部細節(jié)。

  TraceRoute程序，得出到達目標主機所經過的網絡數和路由器數。

  Whois協(xié)議，它是一種信息服務，能夠提供有關所有DNS域和負責各個域的系統(tǒng)管理員數據。（不過這些數據常常是過時的）。

  DNS服務器，可以訪問主機的IP地址表和它們對應的主機名。

  Finger協(xié)議，能夠提供特定主機上用戶們的詳細信息（注冊名、電話號碼、最后一次注冊的時間等）。

  Ping實用程序，可以用來確定一個指定的主機的位置并確定其是否可達。把這個簡單的工具用在掃描程序中，可以Ping網絡上每個可能的主機地址，從而可以構造出實際駐留在網絡上的主機清單。

13. Internet 防火墻

  Internet防火墻是這樣的系統(tǒng)（或一組系統(tǒng)），它能增強機構內部網絡的安全性。

  防火墻系統(tǒng)決定了哪些內部服務可以被外界訪問；外界的哪些人可以訪問內部的哪些服務，以及哪些外部服務可以被內部人員訪問。要使一個防火墻有效，所有來自和去往Internet的信息都必須經過防火墻，接受防火墻的檢查。防火墻只允許授權的數據通過，并且防火墻本身也必須能夠免于滲透。

  13.1 Internet防火墻與安全策略的關系

  防火墻不僅僅是路由器、堡壘主機、或任何提供網絡安全的設備的組合，防火墻是安全策略的一個部分。

  安全策略建立全方位的防御體系，甚至包括：告訴用戶應有的責任，公司規(guī)定的網絡訪問、服務訪問、本地和遠地的用戶認證、撥入和撥出、磁盤和數據加密、病毒防護措施，以及雇員培訓等。所有可能受到攻擊的地方都必須以
同樣安全級別加以保護。

  僅設立防火墻系統(tǒng)，而沒有全面的安全策略，那么防火墻就形同虛設。

  13.2 防火墻的好處

  Internet防火墻負責管理Internet和機構內部網絡之間的訪問。在沒有防火墻時，內部網絡上的每個節(jié)點都暴露給Internet上的其它主機，極易受到攻擊。這就意味著內部網絡的安全性要由每一個主機的堅固程度來決定，并且安全性等同于其中最弱的系統(tǒng)。

  13.3 Internet防火墻的作用

  Internet防火墻允許網絡管理員定義一個中心“ 扼制點” 來防止非法用戶，比如防止黑客、網絡破壞者等進入內部網絡。禁止存在安全脆弱性的服務進出網絡，并抗擊來自各種路線的攻擊。Internet防火墻能夠簡化安全管理，網絡的安全性是在防火墻系統(tǒng)上得到加固，而不是分布在內部網絡的所有主機上。

  在防火墻上可以很方便的監(jiān)視網絡的安全性，并產生報警。（注意：對一個與Internet相聯(lián)的內部網絡來說，重要的問題并不是網絡是否會受到攻擊，而是何時受到攻擊？誰在攻擊？）網絡管理員必須審計并記錄所有通過防火墻的重要信息。如果網絡管理員不能及時響應報警并審查常規(guī)記錄，防火墻就形同虛設。在這種情況下，網絡管理員永遠不會知道防火墻是否受到攻擊。

  Internet防火墻可以作為部署NAT(Network Address Translator，網絡地址變換）的邏輯地址。因此防火墻可以用來緩解地址空間短缺的問題，并消除機構在變換ISP時帶來的重新編址的麻煩。

  Internet防火墻是審計和記錄Internet使用量的一個最佳地方。網絡管理員可以在此向管理部門提供Internet連接的費用情況，查出潛在的帶寬瓶頸的位置，并根據機構的核算模式提供部門級計費。