2018年1月4日
08:06
写在前面
本笔记仅仅是本人在上课时的一些随手记录，并不完整也不完全正确。
如有错误，请在评论中或直接联系我指正，谢谢！
Safety
Security
包含十四、十五章
系统安全的基本概念
内容
数据机密性
- 将几米的数据置于保密状态，仅允许被授权的用户访问计算机系统中的信息
数据完整性
- 指未经授权的用户不能擅自修改系统中所保存的信息,且能保持系统中的数据一致性。(建立、删除、增加、修改)
系统可用性
- 指授权用户的正常请求能及时、正确、安全地得到服务或相应
性质
多面性——在较大规模的系统中都存在着多个风险点：物理安全、逻辑安全、安全管理三方面的内容
动态性——信息的有效性、攻击手段不断变化
层次性——涉及诸多方面、且相当复杂的问题，因此需要采用系统工程的方法来解决，通常也采用层次化方法
适度性——根据实际需要，提供适度的安全目标加以实现，全面覆盖难于实现
安全威胁的类型
假冒(Masquerading)用户身份
也称为身份攻击
指用户身份被非法窃取，亦即攻击者伪装成一个合法用户，利用安全体制所允许的操作去破坏系统安全
在网络环境下，假冒者又可分为发方假冒的收方假冒两种
用户在进行通信或交易之前，必须对发方和收方的身份进行认证
数据截取(Data Interception)
未经核准通过非正当途径截取网络中的文件和数据，由此造成网络信息的泄漏
街区方式可以是直接中电话线上窃听，也可以是利用计算机和相应的软件来截取信息
拒绝服务(Denial of Server DOS)
- 未经主管部门的许可，而拒绝接收一些用户对网络中的资源进行访问
修改(Modification)信息
- 未经核准的用户不仅可能从系统中截获信息，而且还可以修改数据包中的信息，比如，可以修改数据包中的协议控制信息，使该数据包被传送到非指定的目标。
伪造(Fabrication)信息
- 将编造的虚假信息送入计算机，或者在某些文件中增加一些虚假的记录，这同样会威胁到系统中数据的完整性
否认(Repudiation)操作
- 又称为抵赖，是指某人不承认自己曾经做过的事情。（在发出一条消息后又否认这条消息）
中断(Interruption)传输
指系统中因某资源被破坏而造成信息传输的中断
中断可能由硬件故障引起，如磁盘故障、电源掉电和通信线路断开等；也可能由软件故障引起
通信量分析(Traffic Analysis)
通过窃听手段窃取在线路中传输的信息，再考察数据包中的协议控制信息，可以了解到通信者的身份、地址；
通过研究数据包的长度和通信频度，攻击者可以了解到所交换数据的性质
##数据加密技术
发展
经典密码学
1949年，信息论的创始人香农 (C.E. Shannon) 提出了数据加密的必要性
模型组成
四部分：
明文(plain text)——准备加密的文本，明文P
密文(cipher text)——加密后的文本，密文Y
加密（解密）算法E(D)——用于实现从明文（密文）到密文（明文）转换的公式、规则或程序
密钥K——密钥是加密和解密算法中的关键参数
类型
对称性分类
对称加密算法
非对称加密算法
所变换铭文的单位分类
序列加密算法
分组加密算法
对称加密算法与非对称加密算法
对称加密算法
DES(Data Encryption Standard) (IBM 1971-1972)
加密和解密使用的密钥相同
非对称加密算法
对数据进行加密和解密时，使用不同的密钥（公私钥）。每个用户都保存一对密钥，公钥对外公开。
发信者公钥加密，收信者私钥解密
数字签名和数字证书
数字签名
在利用计算机网络传送报文时，可将公钥用于电子（数字）签名，来代替传统的签名。而为了能使数字签名能够代替传统签名，必须满足以下三个条件：
接收者能够核实发送者对报文的签名
发送者事后不能抵赖其对报文的签名
接收者无法伪造对报文的签名
简单数字签名
发送者A可使用私用密钥对明文P进行加密，传送给接收者B。B可利用A的公开密钥进行解密
接收者能利用A的公开密钥进行解密，这便证实了发送者对报文的签名
保密数字签名
- 为了实现在发送者A和接收者B之间的保密数字签名，要求A和B都具有密钥
数字证书(Certificate)
虽然可以利用公钥发进行数字签名，但事实上又无法证明公钥的持有者是合法的持有者
必须要一个可信的认证机构CA (Certification Authority).
由该机构为公钥发放一份公钥证书，又把该公钥证书称为数字证书，用于证明通信请求者的身份
网络加密技术
链路加密——对在网络相邻节点之间通信线路上传输的数据进行加密
端-端加密
在源主机或前端机FEP中的高层（从传输层到应用层）对所传输的数据进行加密
在物理信道上和中间节点中，报文的正文始终是密文，直至信息到达目标主机才被翻译
认证技术
基于口令的身份认证
当一个用户要登陆某台计算机时，操作系统通常都要认证用户的身份
利用口令来确认认证用户的身份
基本要求
长度适中
通常的口令是由一串字母和数字组成。如果口令太短，则很容易被攻击者猜中。
如果使用较长的口令，可以显著地增加猜中一个口令的时间
自动断开连接
为了给攻击者猜中口令增加难度，在口令机制中引入自动断开连接的功能，即只允许用户输入有限次数地不正确口令
如果不正确次数超过一定量，系统则自动断开此连接
隐蔽回送显示
- 在用户输入口令时，登陆程序不应将该口令回送到屏幕上显示
记录和报告
记录所有用户登陆进入系统和退出系统的时间
也用来记录和报告攻击者非法猜测口令的企图，以及所发生地于安全性有关的其他不轨行为，这样便能及时发现有人在对系统的安全性进行攻击
一次性口令
- 为了把由于口令泄露所造成的损失减到最小，用户应当经常改变口令
口令文件
配置有一份口令文件，用于保存合法用户的口令和与口令相联系的特权
经常利用加密技术，选择一个函数来对口令进行加密
尽量对口令进行加密是一个很好的方法，但它也不是绝对的安全可靠。其主要威胁来自于两个方面：
当攻击者已掌握了口令的解密密钥时，就可用它来破译口令
利用加密程序来破译口令，如果运行加密程序的计算机速度足够快，则通常只要几个小时便可破译口令
因此，口令文件需要妥善保管。
基于物理标志的认证技术
基于磁卡的认证技术
在磁条中存储用户信息
通常在磁卡认证的基础上，增加口令机制
基于IC卡的认证技术
IC卡是集成电路卡的英文缩写
IC卡中可装入CPU和存储器芯片，使该卡具有一定的智能
基于生物标志的认证技术
指纹
视网膜
眼纹
信息量远比指纹复杂，信息需要256个字节编码
声音
即使在强干扰的环境下，也能很好地分辨出每个人的语音
基本方法：对一个人说好的语音进行分析，利用声音特征制作成语音口令系统
手指长度
基于公钥的认证技术
访问控制技术
访问权
为了对系统中的对象加以保护，应由系统来控制进程对对象的访问
把一个进程能对某对象执行操作的权力称为访问权 (Assess
Right)。每个访问权可以用一个有序对（对象名，权集）表示，例如，某进程有对文件F1执行读和写操作的权力，这时，可将该进程的访问权表示成(F1,{R/W})。
保护域
为了对系统中的资源进行保护而引入了保护域的概念，保护域简称为“域”。
“域”是进程对一组对象访问权的集合，进程只能在指定域内执行操作，这样，“域”也就规定了进程所能访问的对象和能执行的操作。
例如：两个域中运行的进程都能使用打印机
对象Printer 1同时出现在域2和域3中
进程和域间的联系方式
静态
在进程和域之间，可以一一对应，即一个进程只联系着一个域
在进程的整个生命期中，其可用资源是固定的，我们把这种域称为“静态域”
动态
进程和域之间，可以是一对多的关系，一个进程可以对应多个域
在此情况下，可将进程的运行分为若干个阶段，其每个阶段联系着一个域，这样便可根据运行的实际需要，来搞定在进程运行的每个阶段中所能访问的对象
把这种一对多的联系方式称为动态联系方式，在采用这种方式的系统中，应增设保护域切换功能，以使进程能在不同的运行阶段，中一个保护域切换到另一个保护域
访问矩阵
可以利用一个矩阵来描述系统的访问控制，并把该矩阵称为访问矩阵 (Access Matrix)
访问矩阵中的行代表域，列代表对象，矩阵中的每一项是由一组访问权组成的
因为对象已由列显式地定义，故可以只写出访问权而不必写出是哪个对象的访问权，每一项访问权定义了在域Di中执行的进程能对对象Qj所施加的操作集。
访问矩阵中的访问权，通常是由资源的拥有着或者管理者所决定的
当用户创建一个新文件时，创建者便是拥有者，系统在访问矩阵中为新文件增加一列，由用户决定在该列地某个项中应具有哪些访问权
当用户删除此文件时，系统也要相应地在访问矩阵中将该文件对应的列撤销
计算机病毒
计算机病毒的定义
计算机病毒是一段程序，它能不断地进行复制和感染其它的程序，无需人为介入便能够由被感染的程序和系统传播出去
一般地病毒并不长。对于用C语言编写的病毒程序，通常不超过一页，经编译后小于2KB；用汇编语言编写的病毒程序则更小，可以小到只有几十到几百个字节
危害
占用系统空间
占用处理机时间
对文件造成破坏
使机器运行异常
产生的原因
显示自己的能力
恶意报复
恶意攻击
出错程序
特征
寄生性
传染性
隐蔽性
破坏性
类型
文件型病毒：主动攻击型感染和执行时感染
内存驻留病毒
引导扇区病毒
宏病毒
电子邮件病毒
隐藏方式
伪装：利用文件长度发生改变来发现病毒。设计者为了隐藏病毒，通过有所技术，使感染上病毒的文件的长度与原有文件的长度一致
隐藏：病毒程序的设计者常把病毒隐藏在一个不易检查到的地方
多形态
防火墙技术
用于实现防火墙功能的技术可分为两类
包过滤技术：基于该技术所构建的防火墙简单、价廉
代理服务技术：基于该技术所构建的防火墙安全可靠
两者之间有很强的互补性，因而经常同时采用这两种防火墙技术来保障网络安全
包过滤技术
基本原理
置于Intranet的适当位置，通常在路由器和服务器中
对进出Intranet的所有数据包按照指定的过滤规则进行检查，仅对符合指定规则的数据包才准予通行，否则将之抛弃。
优缺点
有效灵活
简单易行
不能防止假冒
只在网络层和传输层实现
缺乏可审核性
不能防止来自内部人员造成的威胁
代理服务技术
基本原理
设置一个代理服务器，并将外部网(Internet)与内部网之间的连接分为两段
一段是从Internet上的主机引到代理服务器
另一段是由代理服务器连到内部网中的某一个主机（服务器）
每当主机请求时，总被送到代理服务器，并在其中通过安全检查后，再由代理服务器与内部网中的应用服务器建立连接
所有的Internet上的主机对内部网中应用服务器的访问，都被送到代理服务器，由后者去代替在Internet上的相应主机，对Intranet的应用服务器进行访问
Internet主机对Intranet应用服务器的访问，置于代理服务器的安全控制之下，使其无法了解到Intranet的结构和运行情况
应用层网关的类型
代理服务技术时利用一个应用层网关作为代理服务器的
应用层网关可分为三种类型：
双穴主机网关
屏蔽主机网关
屏蔽子网网关
三种都要有一台主机，通常称为“桥头堡主机”(Bastion Host),
它起着防火墙的作用，也起着Internet与Intranet之间的隔离作用
优缺点
屏蔽被保护网
对数据流的监控
实现复杂
需要特定的硬件支持
增加服务延迟
规则检查防火墙
集包过滤防火墙和应用级网关这两种防火墙技术的优点
包过滤防火墙：在网络层上通过检查IP地址等手段，过滤掉对Intranet进行访问的非法数据包
应用级网关：对服务的类型和服务信息的内容进行检查，过滤掉其中的非法访问
性能更好。为进一步提高性能，增加了用于保障网络安全的新功能
增加三种认证方法
用户认证——用于对用户的访问权限进行认证
客户认证——对用户客户机IP地址进行认证
会晤认证——审查是否允许在访问者和被访问服务器之间建立直接的连接
内容安全检查
为网络中的每个计算机站点进行病毒检查
为电子邮件服务提供安全控制的机制，该机制可以隐藏Intranet的结构和用户的真实身份等
基于FTP命令的内容安全控制，以禁止用户使用这些命令
数据加密
在防火墙中提供了多种加密方案，保障Intranet中信息的安全
负载均衡
在多个服务器之间实现负载的均衡，避免出现忙闲不均的现象
