一、网络安全概述
1.1 网络中的“安全”问题
- 信息安全经历两大变革：
- 从物理和管理方法 转变成 自动化工具保护信息安全
- 终端普遍使用网络传输数据并保证数据安全
- 网络中的“安全”问题
- 监听
- 截获
- 篡改
- 假冒
- 假冒网点
- Email截取
- 否认
1.2 网络安全定义
- 网络安全是一个跨多门学科的综合性科学，包括：通信技术、网络技术、软硬件设计技术、密码学等；
- 在理论上，网络安全是建立在密码学以及协议设计的基础上的；
- 在技术上，网络安全取决于两个方面：网络设备硬件和软件的安全，以及设备的访问控制；
- 常见“安全因素”
- 物理因素：物理设备的不安全，电磁波泄漏、能源消耗泄漏等；
- 系统因素：系统软、硬件漏洞，病毒感染，入侵；
- 网络因素：网络协议漏洞，会话劫持，网络拥塞，拒绝服务；
- 管理因素：安全意识淡漠，误操作，内部人操作；
- 安全原由
- 自身的缺陷：系统软硬件缺陷，网络协议的缺陷。
- 开放性
- 系统开放：通信系统是根据行业标准规定的接口建立起来的。
- 标准开放：网络运行的各层协议跟其标准的制定是开放的。
- 业务开放：用户可以根据需求开展业务。
- 黑客攻击:基于兴趣的入侵，基于利益的入侵，信息战。
- 常用攻击手段
- 社会工程：攻击者可通过各种社交渠道获得有关目标的结构、使用情况、安全防范措施等有用信息从而提高攻击成功率；
- 口令破解：攻击者可通过获取口令文件，然后运用口令破解工具获得口令，也可通过猜测或窃听等方式获取口令；
- 地址欺骗：攻击者可通过伪装成被信任的IP 地址，邮件地址等方式来骗取目标的信任；
- 网络窃听：网络的开放性使攻击者可通过直接或间接窃听获取所需信息；
- 数据篡改：攻击者可通过截获并修改数据或重放数据等方式破坏数据的完整性；
- 恶意扫描：攻击者可编制或使用现有扫描工具发现目标的漏洞，进而发起攻击；
- 基础设施破坏：攻击者可通过破坏DNS或路由信息等基础设施，使目标陷于孤立；
- 数据驱动攻击：攻击者可通过施放病毒、特洛伊木马、数据炸弹等方式破坏或遥控目标；
- 拒绝服务：攻击者可直接发动攻击，也可通过控制其它主机发起攻击，使目标瘫痪，如发送大量的数据洪流阻塞目标；
- 攻击事例
- 商业机密的泄露（破坏了计算机系统安全的保密性）
- 网站被篡改 （破坏了计算机系统安全的完整性）
- 大型网站遭受拒绝服务攻击（破坏了计算机系统安全的可用性）
- 账户密码被盗
- 信用卡被盗刷
- 被别人蹭网
- 电脑染上病毒
- 钓鱼网站
1.3 常用攻击总结
- 正常通路
- 中断（Interruption）〈-〉可用性（Availability）
- 窃听（Interception）〈-〉机密性（Confidentiality ）
- 篡改（Modification） 〈-〉完整性（Integrity）
- 伪造（Fabrication） 〈-〉真实性（Authenticity）
二、计算机安全
2.1 定义（CIA三元组）
计算机安全是指：对某个自动化信息系统的保护措施，其目的在于实现信息系统资源的完整性、可用性以及机密性（包括硬件、软件、固件、数据）
核心安全概念：CIA 三元组
一定要理解这三个概念！！
- 机密性（Confidentiality）
- 数据机密性：保证私有的或机密的信息不会被泄露给未经授权的个体
- 隐私性：保证个人可以控制和影响之与相关的信息
- 完整性（Integrity）
- 数据完整性：保证只能通过某种特定的、授权的方式来更改信息；
- 系统完整性：保证系统正常实现其预期功能；
- 可用性（Availability）
- 保证系统及时运转，其服务不会拒绝已授权的用户。
- 两个额外的概念
- 真实性：可以被验证和信任的属性；
- 可计量性：要求每个实体的行为可以被唯一地追踪到；
2.2 影响等级
安全事件发生后，按照影响，可分为三个等级：
- 低级: 对于组织的运转、资产或者个人带来负面影响损失有限；(保密性 – 学生成绩 )
- 中级：给组织的运转、资产或者个人带来严重的负面影响；
- 高级: 给组织的运转、资产或者个人带来灾难性的负面影响；(可用性 – 认证服务,完整性 – 病人信息)
2.3 例子
- 攻击案例（理解CIA三元组）
- 某离职IT人员了解前公司的管理员账户和密码规则，想获得目前公司的一些核心代码做为求职筹码，于是他生成了67GB的暴力密码字典，再找来一台四核服务器，以每秒破解22,000,000组密码的速度疯狂的拆解密码，几天之后密码终于告破，拿到了公司的核心代码。这是攻击CIA那一个属性？（保密性）
- 某制造型企业最近一段时间网络运转十分异常，服务器经常性的假死机，但死机时间并不固定。通过日志和其他分析软件得知，系统死机时待处理任务中存在大量的TCP连接任务，很明显这就是分布式拒绝服务攻击。这是攻击CIA那一个属性？（可用性）
- 2017年5月12日，一个称为“想哭”（WannaCry）的蠕虫式勒索病毒在全球大范围爆发并蔓延，100多个国家的数十万名用户中招，其中包括医疗、教育等公用事业单位和有名声的大公司。这款病毒对计算机内的文档、图片、程序等实施高强度加密锁定，并向用户索取以比特币支付的赎金。这是攻击CIA那一个属性？（完整性、可用性）
- 假设某公司需要开发一套桌面打印软件，那么：
- 如果这个软件用于打印公司尚未公开、敏感的信息，那么它必须确定高级别的 A
- 如果这个软件用于打印公司的一些规章制度，那么它必须确定高级别的 B
- 如果这个软件用于打印每天公司的考勤情况，那么它必须确定高级别的 C
A.机密性 B. 完整性 C. 可用性
- 理解CIA三元组（保密性、完整性、可用性）的安全等级，讨论以下系统所需的安全等级（低中高）并说明理由。
- 一个在网络上发布每日最新新闻的网站。(完整性、可用性；)
- 一个存储公司重要财务信息、核心代码的系统。（保密性、完整性、可用性）
- 一个控制并显示公司电力供应的系统，其中电力供应非常重要，不能中断，否则会引起数据丢失。（完整性、可用性）
2.4 计算机安全面临的挑战
- 保障安全不容易做到的
- 必须考虑潜在攻击
- 保障方法可能和直觉相违背
- 需要算法和秘密信息
- 需要确定在哪里部署安全机制
- 需要在攻击者、系统设计者之间反复研究
- 难于引起人们的重视，直到安全事件发生
- 需要例行监测
- 通常设计后才会思考系统的安全性
- 人们通常认为：安全性和易用性存在冲突
三、OSI安全体系结构
ITU-T X.800 “Security Architecture for OSI”提供了安全的系统性定义，为我们提供了一种抽象的安全概念，有助理解系统的安全性，信息安全需要考虑的三个因素:
- 安全攻击：任何可能会危及机构的信息安全行为;
- 安全机制：用来检测、防范安全攻击并从中恢复系统的机制;
- 安全服务：用来增强系统安全性和信息传输安全性的服务;
术语：威胁和攻击通常用来表达同一个意思，定义如下
- 威胁： 一种潜在的安全破环;
- 攻击： 一种对系统安全的攻击，试图绕过系统的安全机制;
3.1安全攻击
- 被动攻击：对传输进行窃听与监视，获得传输信息，难以检测。有窃听攻击、流量分析两种形式。只是监听，较难检测到。
- 主动攻击：更改数据流或者发送假数据流。可以划分为4类：假冒、重放、篡改、拒绝服务。
- 攻击分类讨论（要会区分主动攻击和被动攻击！）
- 以下那一种攻击方式更难以检测？
A. 被动攻击 B. 主动攻击 - 以下那一种攻击方式更难以防范？
A.被动攻击 B. 主动攻击 - 以下那种攻击方式属于被动攻击？
A.假冒 B.窃听 C. 重放 D. 中断
3.2 安全服务
使用了一种或多种安全机制，用于抵抗安全攻击，保障数据处理与传输的安全性。通常和现实世界的方法类似，例如，使用签名、时间戳、公证等方法（需要能抵抗数据泄漏、损坏等攻击）。
常见的安全服务（需要安全机制实现）
- 认证:提供某个实体的身份保证(对等实体认证、数据源认证)
- 访问控制:保护资源，防止对它的非法使用和操纵
- 数据机密性：保护信息不被泄露(连接保密性、无连接保密性、流量保密性)
- 数据完整性:保护信息以防止非法篡改
- 不可否认性:防止参与通信的一方事后否认(源点的不可否认性、信宿的不可否认性)
3.3 安全机制
安全机制一种方法，用于检测、阻止安全攻击，并从攻击中恢复。注意：不存在单一的安全机制，可以用于所有的安全服务。不同安全机制都使用了密码学技术。
常见的安全机制：
- 加密：用加密算法对信息加密，保护信息的机密性。
- 数字签名：用签名算法对信息进行计算，计算结果附加于信息单元。用于身份认证、数据完整性和非否认服务。
- 访问控制：用于实施资源访问权限的机制。
- 数据完整性：用于确保信息的完整性。
- 认证交换：确保信息交换的实体是所声称的实体，通过信息交换以确保实体身份，包括密码、特征、位置信息等。
- 流量填充：填充信息，防止流量分析。
- 路由控制：能够为特定数据选择特定路由。
- 公证：采用可信任的第三方以确保一些信息交换的性质。
- 还包括：可信功能、安全标签、事件检测、安全审计跟踪、安全恢复。
安全服务与安全机制关系（重要）
四、网络安全模型（重要）
- 所有用于提供安全性的技术都包含以下两个主要部分：
- 发送信息的安全转换
- 两个主体共享秘密信息
- 这个通用模型表明，设计特定的安全服务时有如下 4 个基本的任务。
- 安全转换算法
- 生成秘密信息
- 共享秘密信息方法(第三方进行秘密分发)
- 主体通讯协议
- 为保障网络通信安全，我们需要：
- 设计算法，保障安全变换（security transformation）
- 生成算法的秘密信息
- 分发该秘密信息，使得通信双方共享
- 设计协议，使得通信双方可以进行安全通信
我们的重点在于介绍符合图 1.2 所示模型的安全机制和服务类型。然而，还有一些其他的与安全相关的情形，它们不能完全适合该模型，对于这些其他情形的通用模型在图 1.3 中示出，该图反映了对于保护信息系统免遭有害访问所做的考虑。
- 安全机制的两大范畴：
- 看门人功能（基于口令的登录过程）
- 屏蔽逻辑，检测和拒绝蠕虫、病毒以及其它类似的攻击
- 为保障网络访问安全，我们需要：
- 设计访问控制功能单元，对用户鉴别身份
- 实施安全控制，仅允许授权用户访问
