计算机通信网络安全

计算机通信网络安全1课程目标•让学生了解和掌握信息安全的基本原理、技术,并具备进行信息安全研究的理论基础。•学生应先有一些网络的基础知识2学习用书•冯登国编著，《网络安全原理与技术》，科学出版社，2003，9•冯登国《计算机通信网络安全》清华大学出版社，20013其他参考书籍•刘玉珍、王丽娜等译，《密码编码学与网络安全：原理与实践》（第三版），电子工业出版社，2003，10•WilliamStallings,Cryptographyandnetworksecurity:principlesandpractice,SecondEdition•BruceShneier,Appliedcryptography:protocols,algorithms,andsourcecodeinC,SecondEdition.•BruceSchneier著，吴世忠等译，《应用密码学－协议、算法与C源程序，》机械工业出版社，2000，14本课程的考核•成绩分–平时成绩(30%)+–期末开卷笔试(70%)5复杂程度时间Internet变得越来越重要InternetEmailWeb浏览Intranet站点网上商务合作电子交易6网络安全问题日益突出混合型威胁(RedCode,Nimda)拒绝服务攻击(Yahoo!,eBay)发送大量邮件的病毒(LoveLetter/Melissa)多变形病毒(Tequila)特洛伊木马病毒网络入侵70,00060,00050,00040,00030,00020,00010,000已知威胁的数量78为什么互联网安全变得越来越重要？•网络无处不在的特性使进攻随时随地可以发起；•进行网络攻击变得越来越简单–攻击软件层出不穷。黑客工具的自动化程度及速度在不断提高.–网络本身就蓄积了大量的攻击技巧（大概有26万个站点提供此类知识）；–安全漏洞的暴露速度在不断加快•越来越多的个人或公司连入Internet•并不是所有的用户都具有基本的安全知识9信息安全是信息化可持续发展的保障•信息是社会发展的重要战略资源。•网络信息安全已成为急待解决、影响国家大局和长远利益的重大关键问题，信息安全保障能力是21世纪综合国力、经济竞争实力和生存能力的重要组成部分，是世纪之交世界各国在奋力攀登的制高点。•网络信息安全问题如果解决不好将全方位地危及我国的政治、军事、经济、文化、社会生活的各个方面，使国家处于信息战和高度经济金融风险的威胁之中。•--------沈昌祥10安全事件造成经济损失-1•1988年康奈尔大学的研究生罗伯特.莫里斯(22岁)针对UNIX的缺陷设计了一个“蠕虫”程序,感染了6000台计算机，使Internet不能正常运行，造成的经济损失达1亿美元。他因此被判三年缓刑、罚款1万美元、做400小时的社区服务。•99年4月26日，台湾人编制的CIH病毒的大爆发，有统计说我国大陆受其影响的PC机总量达36万台之多。有人估计在这次事件中，经济损失高达近12亿元。11安全事件造成经济损失-2•2000年2月份黑客攻击的浪潮，是互连网问世以来最为严重的黑客事件。–三天内黑客使美国数家顶级互联网站——雅虎、亚马逊、EBAY、CNN陷入瘫痪，造成直接经济损失12亿美元。并引起股市动荡。–引起美国道穷斯股票指数下降了200多点。–成长中的高科技股纳斯达克股票也一度下跌了80个点。12导致网络安全问题的原因内因:(1)设计上的问题:Internet从建立开始就缺乏安全的总体构想和设计,TCP/IP协议是在可信环境下,为网络互联专门设计的,缺乏安全措施的考虑.(2)实现上的问题:在代码编写中,人为的后门和设计中的bug13导致网络安全问题的原因内因:(3)配置上的问题:默认的服务(4)管理上的问题:弱的口令，内部人员无意或恶意操作14外因信息战士减小美国决策空间、战略优势，制造混乱，进行目标破坏国家安全威胁情报机构搜集政治、军事，经济信息恐怖分子破坏公共秩序，制造混乱，发动政变工业间谍掠夺竞争优势，恐吓共同威胁犯罪团伙施行报复，实现经济目的，破坏制度社会型黑客攫取金钱，恐吓，挑战，获取声望局部威胁娱乐型黑客以吓人为乐，喜欢挑战15Insider（内部人员）威胁必须引起高度重视国内外从事信息安全的专业人士，通过调查逐步认识到，媒体炒得火热的外部入侵事件，充其量占到所有安全事件的20%-30%，而70%-80%的安全事件来自于内部。16信息安全的目标•机密性（Confidentiality）•完整性（Integrity)•非否认性（Non-repudiation）•可用性（Availability）17机密性•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。18完整性•完整性是指维护信息的一致性，即信息在生成、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，同时通过完整性校验算法来检验信息是否被篡改。19非否认性•非否认性是指能保障用户无法在事后否认曾经对信息进行的生成、签发、接收等行为。•起源的否认•传递的否认•一般通过数字签名来提供抗否认服务。20可用性•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。21信息安全的研究内容•基础理论研究密码研究安全理论研究•应用技术研究安全实现技术安全平台技术•安全管理研究安全标准安全策略安全测评2223基础理论研究----密码研究•密码理论的研究重点是算法，包括数据加密算法、数字签名算法、消息摘要算法及相应密钥管理协议等。这些算法提供两个方面的服务：一方面，直接对信息进行运算，保护信息的安全特性：即通过加密变换保护信息的机密性，通过信息摘要变换检测信息的完整性，通过数字签名保护信息的抗否认性；另一方面，提供对身份认证和安全协议等理论的支持。24基础理论研究----密码研究•数据加密（DataEncryption）数据加密算法是一种数学变换，在选定参数(密钥)的参与下，将信息从易于理解的明文加密为不易理解的密文，同时也可以将密文解密为明文。对称密码体制DESAES公钥密码体制RSAECC25基础理论研究----密码研究•完整性校验消息的发送者使用所有的消息产生一个附件，并将该附件和消息传输给接收者。消息的接收者在将消息作为真实消息接收前，检查接收的消息内容和附件是否一致。Hash函数单向变换消息的任何改变（1bit)能引起数值面目全非的变化26基础理论研究----密码研究•数字签名从原理上讲，通过私有密钥对信息本身进行加密，即可实现数字签名功能。这是因为用私钥加密只能用公钥解密，因而接受者可以解密信息，但无法生成用公钥解密的密文，从而证明用公钥解密的密文肯定是拥有私钥的用户所为，因而是不可否认的。27基础理论研究----密码研究•密钥管理（KeyManagement）密码算法是可以公开的，但密钥必须受到严格的保护。如果非授权用户获得加密算法和密钥，则很容易破解或伪造密文，加密也就失去了意义。密钥管理研究就是研究密钥的产生、发放、存储、更换和销毁的算法和协议等。28基础理论研究----安全理论•安全理论的研究重点是在单机或网络环境下信息防护的基本理论，主要有访问控制（授权）、认证、审计追踪（这三者常称为AAA，即Authorization,Authentication，Audit）、安全协议等。这些研究成果为建设安全平台提供理论依据。29基础理论研究----安全理论•认证认证服务提供了关于某个实体（人或事物）身份的保证。这意味着每当某个实体声称具有一个特定的身份（例如，一个特定的用户名）时，认证服务将提供某种方法来证实这一声明是正确的。口令是一种提供认证的熟知方法。实体认证数据起源认证30基础理论研究----安全理论•授权和访问控制授权和访问控制是两个关系密切的概念，常被替代使用，但也有细微区别。授权侧重于强调用户拥有什么样的访问权限，访问控制是在用户发起访问请求时才起作用的。授权是签发通行证,而访问控制则是卫兵，前者规定用户是否有权出入某个区域，而后者检查用户在出入时是否超越了禁区。•主要研究授权策略、访问控制模型、大规模系统的快速访问控制算法等31基础理论研究----安全理论•审计追踪（AuditingandTracing）审计是指对用户的行为进行记录、分析、审查，以确认操作的历史行为，是中性词汇。追踪则有追查的意思，通过审计结果排查用户的全程行踪。审计通常只在某个系统内部进行，而追踪则需要对多个系统的审计结果关联分析。•主要研究审计模型追踪算法等32基础理论研究----安全理论•安全协议安全协议是构建安全平台时所使用的与安全防护有关的协议，是各种安全技术和策略具体实现时共同遵循的规定。如安全传输协议、安全认证协议、安全保密协议等。典型的安全协议有网络层安全协议IPSec、传输层安全协议TLS、应用层安全电子交易协议SET等。33应用研究----安全技术•防火墙技术防火墙技术是一种安全隔离技术，它通过在两个安全策略不同的安全域间设置防火墙来控制两个域间的互访行为。研究内容包括防火墙的安全策略、实现模式、强度分析等。34应用研究----安全技术•漏洞扫描技术漏洞扫描是针对特定信息网络存在的漏洞而进行的。由于漏洞扫描技术很难自动分析系统的设计和实现，因此很难发现未知漏洞。35应用研究----安全技术•入侵检测技术入侵检测是通过对网络信息流提取和分析发现非正常访问模式的技术。入侵检测技术研究的主要内容包括信息流提取技术、入侵特征分析技术、入侵行为模式分析技术、入侵行为关联分析技术、高速信息流快速分析技术等。36应用研究----安全技术•防病毒技术病毒是一种具有传染性和破坏性的计算机程序。病毒防范研究的重点包括病毒的作用机理、病毒的特征、病毒的传播模式、病毒的破坏力、病毒的扫描和清除等。37应用研究----平台技术•平台安全是指保障承载信息产生、存储、传输和处理的平台的安全和可控。平台是由网络设备、主机（服务器、终端）、通信网、数据库等有机组合而成的，这些设备组成网络并形成特定的连接边界。因而，平台安全涉及物理安全、网络安全、系统安全、数据安全、边界安全，还包括用户行为的安全。38应用研究----平台技术•物理安全是指保障信息网络物理设备不受物理损坏，或是损坏时能及时修复或替换。通常是针对设备的自然损坏、人为破坏或灾害损坏而提出的。目前常见的保护物理安全的技术有备份技术（热备、冷备；同城、异地）、安全加固技术、安全设计技术等。39应用研究----平台技术•网络安全的目标是为了阻止针对网络平台的实现和访问模式的安全威胁。在网络层，大量的安全问题与连接的建立方式、数据封装方式、目的地址和源地址等有关的。如，网络协议在建立连接时要求三次应答，就导致了通过发起大量半连接而使网络阻塞的攻击。40应用研究----平台技术•系统的安全是各种应用程序的基础。系统安全关心的主要问题是操作系统自身的安全性问题。信息的安全措施是建立在操作系统之上的，如果操作系统自身存在有漏洞或隐蔽通道，就有可能使用户的访问绕过安全机制，使安全措施形同虚设。41应用研究----平台技术•数据的安全主要是数据库的安全或数据文件的安全问题。数据库系统或数据文件系统在管理数据时采取什么样的认证、授权、访问控制及审计等安全机制，达到什么安全等级，机密数据能否被加密存储等问题都是数据的安全问题。42安全管理研究•安全策略研究•安全标准研究•安全测评43安全管理研究---安全策略•安全策略是安全系统设计、实施、管理和评估的依据。针对具体的信息和网络的安全应该达到什么样的强度、应保护那些资源、应花费多大代价、应采取什么措施等都是由安全策略决定的。不同的国家和单位针对不同的应用都应制定相应的安全策略。如，什么级别的信息应该采取什么保护强度、针对不