网络安全与管理 整理

让我们看看这个学期的网安课给了我们啥。

 

法律法规

2010 10.1《中华人民共和国保守国家秘密法》

2016.11《中华人民共和国网络安全法》

2019.10.26 《中华人民共和国密码法》

介绍

安全的定义：一个系统，应用或协议的安全通常与一个包含期望属性的集合，一个有特定能力的对手相关。

C.I.A模型：

Confidentiality 保密性:

信息安全的首要重点是保密性，保密性是指避免未授权的信息披露。强调数据保护，为有权限的提供访问，同时禁止未授权的进行信息获取。

保密方法：

加密：使用密钥进行信息的转换，获取信息必须持有密钥。

访问控制：针对保密信息的限制规则。

身份验证：校验角色权限，基于持有信息，所知信息，身份信息。

授权：基于访问控制。

物理安全：对保护机密资源的物理隔离，保密柜，保密室。

Integrity 完整性，不可修改性：

信息具有不被未授权方式修改的属性。

完整性方法：备份，校验，纠错码

Availability 有效性：

信息可以被授权的人及时进行访问和修改的属性。

有效性方法：

物理保护：使用保持信息在物理变更后仍有效的基础设施

计算冗余：可以进行回滚操作恢复信息的计算机或存储设备

A.A.A 模型：

Authenticity 真实性:

判断人或系统所发出的声明，政策，权限是真实的能力

方法：数字签名

Assurance 保证性：

指计算机系统中信任管理提供的方法

信任管理依赖于：规则，授权，保护

Anonymity 匿名性:

某些记录或事务不能归属于个人的属性。

方法：

聚合:来自许多个人的数据的组合，使得公开的总数或平均数不能与任何个人联系在一起。
混合:以一种无法追溯到任何个人的方式将事务、信息或通信交织在一起。
代理:信任的代理，愿意以一种无法追溯到那个人的方式为一个人采取行动。

假名:可以在通信和事务中填入真实身份的虚构身份，但其他情况下只对受信任的实体知道。

攻击和威胁：

窃听 Eavesdropping：在通讯发生的传输信道上进行信息拦截

修改 Alteration：未授权对信息修改，如中间人攻击，拦截信息修改后再传输。

拒绝服务 Denial-of-service：数据服务和信息访问的中断和退化，如垃圾邮件，邮件炸弹攻击

伪造 Masquerading：伪造信息来源

否认 Repudiation：拒绝承认或数据接收，通常用于尝试退出需要数据接收方返回确认信息的协议。

关联和追踪 Correaltion adn traceback:集成多个数据源和数据流以确认某一特定数据流或者信息片段的源。

十大安全法则：

1.机制经济性

2.故障安全默认

3.完全仲裁

4.设计开放

5.特权分离

6.最小特权

7.最少公共机制

8.心理可接受

9.工作因素

10.危害记录

访问控制

访问控制矩阵：定义权限的一张表，每行是一个角色，每列是一个可访问对象

访问控制列表：定义每个可访问对象的可执行权限

密码系统组成：

可能的明文的集合

可能的密文的集合

加密密钥的集合

解密密钥的集合

加密密钥和解密密钥之间的对应关系

使用的加密算法

使用的解密算法

凯撒密码 给偏移量，进行基于字母顺序的移位

对称密钥：加解密使用的密钥一致，n个角色进行两两保密通讯需要n(n-1)/2个对称密钥。

公钥密码学：公钥加密，私钥解密

数字信封：使用会话密钥加密一次明文，再用对端的公钥加密一次会话密钥，对端获取两个信息后，用自身私钥解密会话密钥，再用解密出来的会话密钥解密密文。（若公钥是通过公钥证书获取的，则认为是有效的公钥。）

数字签名：为了保证一个信息的权威性，发布方先对该消息进行消息摘要，发布方使用自身持有的私钥对消息摘要进行加密，然后发送该密文。倘若能用发布方发布的公钥进行解密，得到实际获取信息一致的消息摘要，那么可以说明信息是完整有效的且权威的。

加密哈希函数（SHA-1,SHA-256）：对一消息的校验，有如下特点：

单向，容易自消息计算出哈希值，但难以逆运算计算出原文。

碰撞抵抗，难以找到一个碰撞消息使其哈希值与原消息哈希值相同。

社会工程学内容：

Petexing 假托:引诱受害者暴露其信息

Baiting 诱饵：欺诈性使用户或代理进行不安全行为

Quid pro quo 相等补偿：提供一个行为或服务期待回馈

 

物理安全：被广泛定义为使用物理措施保护贵重的物品或信息，访问受限制的资源。

位置保护：保护计算机硬件的物理位置.

物理入侵检测：非法访问计算机硬件所在的物理位置的检测。

硬件攻击：对保存信息或计算的硬件进行攻击的方法，如硬件驱动器、网络适配器、内存芯片和微处理器

窃听：监视光、声音、无线电或其他信号以探测通信或计算的攻击。

物理接口攻击：利用系统物理接口的弱点来渗透系统安全性的攻击

边信道攻击：曲线救国，通过寻找系统保护漏洞简单实现攻击。

ATM安全：目前ATM的行业标准是三重DES（3DES）加密系统，这是一种具有112比特位对称密钥加密的系统。

对ATM的攻击：

黎巴嫩结：在ATM入口伪造吞卡工具，让顾客以为ATM损坏了，然后在顾客离开进行求助的时候使用该卡进行存取。

略读器：刷卡时读取和存储磁条信息的设备，攻击者使用该设备在ATM卡插槽上读取客户的磁卡信息，然后使用该信息复制出另一张卡。

假ATM：同时获取信用卡和个人识别码。

计算机取证：在计算机上保存，识别，提取，记录和解释数据的科学过程，用于获取潜在的法律证据。

在电子媒介上获取信息的实践，例如计算机系统、硬盘驱动器和光盘，通常用于收集用于法律诉讼的证据。而因此攻击者也可以使用这些取证技术来揭露敏感信息。

 

操作系统安全

缓存区：用于存储用户输入的固定大小的存储区域。

缓存区溢出：当用户输入超过了最大的缓冲区大小时发生。额外输入会进入不可预计的存储位置。

利用：一种输入（程序段，声明串，指令序列），对缺陷，漏洞或故障进行利用以进行攻击。

攻击：是一种对计算机软硬件或电子设备进行的预期外，未预料的能给攻击者带来好处的行为。

缓冲区溢出攻击：最常见的操作系统缺陷。

开发者对缓冲区控制有缺陷，使得输入覆盖一部分进程缓存运行，攻击者可以使用该方法执行恶意代码，或者恶意数据，若进程是在ROOT权限下运行的，则该恶意代码也是在ROOT指令下进行的。

基于UNIX的地址空间组织：

低位地址 0x0000 0000开始

文本域：程序机器码，源码编译结果

数据域：在源码执行前被初始化的静态变量。

BBS 符号起始的块 ：未初始化的静态变量

堆：程序执行时动态构造的数据

栈：向下增长的结构，跟踪被调用方法和其参数，局部变量

高位地址 0xFFFF FFFF 结束

堆溢出攻击、栈溢出攻击

返回地址溢出攻击（实验内容）：在缓冲区内写入恶意代码，并覆盖掉返回地址，使之指向恶意代码，当抵达返回地址时，将开始完整权限执行恶意代码。

实验里是通过将x=1语句覆盖掉，完成返回地址溢出，具体内容涉及具体的操作系统和语言里的堆栈存储设计 实验代码如下，函数最后一行的地址偏移量基于不同的实验环境会不同，需要具体观察

 

intmain(){

  int x = 0;

  function(1,2,3);

  x = 1;

  printf(“%d\n”,x);

}

voidfunction(int a, int b, int c){

  char buffer1[5];

  char buffer2[10];

  int *r;

  r = buffer1 + 12;

  (*r) += 8;

}

 

恶意软件:为了破坏或拒绝操作而设计的程序（代码，脚本，活动内容和其他软件），收集敏感信息，获取对系统资源的未经授权的访问，以及其他滥用行为。它将

 

窃取个人信息

删除文件

点击欺诈操作

窃取软件序列号

将受害主机作为中继

恶意软件分类：

Viruses 病毒：人为或非人为的情况下产生，在用户不知情或未批准下，能自我复制运行的恶意计算机程序，需要人为帮助传播。

Trojans 木马: 经加壳制作伪装传播的后台程序，通过欺骗用户进行运行而运行。有可控制和不可控制两种。

Worms 蠕虫:与病毒相似，可自我复制，但其不需要附在其他程序内运行，可能不需要使用者介入操作也能自我复制或执行。

Rootkits:一种使用操作系统工具集，通过向操作系统内核注入程序执行的恶意程序（原本不一定是恶意的，rootkit最开始是给用户用的工具而已。）

后门：计算机系统中用于越过正常验证，安全远端登陆计算机，访问其资源的方法。

逻辑炸弹：一种基于特定逻辑条件执行结果而产生恶意行为的程序。好比Fork炸弹,千年虫问题

僵尸网络：由被入侵控制的计算机组成的庞大网络，集中控制该网络的头节点即为该网络的所有者，可用其发送垃圾邮件，作为跳板窃取信息。

隐私侵入软件：运行目的是用户的有价值或隐私的信息，广告软件，监视软件

John Von Neumann 冯 诺伊曼 的 《复杂自动机理论及组织进化》1949 提出了计算机病毒，蠕虫等自复制程序的理论基础。

网络安全

电路交换 （传统电话网）：通过通信双方开始通讯时建立的电路进行的数据交换

包交换（互联网）：数据分包，数据包独立基于网络传播，被当前最优处理节点逐级处理，路径不定

协议： 定义计算机通讯规则，基于面向连接和面向无连接等特征划分。

包封装：数据包一般包括：用于控制和标识数据包来源和目的地的信息+载荷数据

DDoS攻击 拒绝服务攻击：垃圾邮件攻击，邮件炸弹，Ping风暴攻击,TCP同步攻击，DNS劫持，接收缓冲区溢出攻击

Ping风暴攻击:通过大量ICMP响应请求占用对端资源 只能通过封锁广播网络的响应请求，进行过滤，封锁来源IP地址进行防范

这种方法需要大量的网络资源发起

TCP SYN Flood 同步风暴攻击：通过发送SYN请求且不进行请求确认，迫使对端打开大量半开连接，持续消耗对端资源

DNS Hijacaking DNS劫持：变更DNS信息，使对端在访问域名时获得错误的IP地址

中间人攻击：通过拦截通讯数据并且修改后正常转发，使该通讯过程双方得到虚假信息或使攻击者获取自身所需信息。

社会工程学：利用影响力和说服力迫使人们泄露敏感信息，这并不涉及技术手段

 

防火墙和IDS入侵检测系统：

防火墙：一组用于防止未授权的对网络计算机系统的访问的完整的安全措施，作为两个网络间的安全网关，通常处于可信网络和不可信网络间。

防火墙规则：用于从更大的互联网中保护隐私网络和独立主机的过滤规则集合。

主要有接收，丢弃，拒绝主要三种形式,有黑名单，白名单两种

防火墙有无状态过滤，有状态过滤，应用层过滤三种

UTM Unified Threat Management Products 一体化威胁管理产品

IDS Intrusion-detection system 入侵检测系统：

一种对网络传输进行即时监控，在发现可以传输时发出警报或主动采取反应措施的网络安全设备。是一种积极主动的安全技术。

IDS 原理：

基于知识的检测也称为误用检测，误用检测对检测的系统活动进行分析，试图发现那些与预定义好的入侵特征相匹配的事件和事件集，与入侵相对应的模式被称为特征，所以误用检测也被称为基于特征的检测。目前最常见的是将每一个入侵事件行为定义为一个特征描述，所有入侵行为特征描述组成特征库。误用检测系统通过对事件进行分析提取特征模式与特征库进行匹配，以判断是否有发生入侵行为。

基于行为的检测也称为异常检测，异常检测技术基于用户行为和进程行为都有较大稳定性的特点，建立用户行为和进程行为的正常模式，当出现较大的偏差异常时判定有入侵行为发生。通常实现为搜集一段时间的正常操作活动历史数据，建立起代表用户-主机-网络连接的正常行为轮廓，然后收集事件数据判断是否符合该行为模型。

IDS类型： 基于主机，基于网络，混合

组件：传感器（收集数据），分析器（判定入侵是否发生），用户界面

 

web安全

密码学

 

明文(Plaintext)：伪装前的原始数据

密文(Ciphertext) ：伪装后的数据

加密(Encrypt)：伪装的过程

密钥(Key)：参与密码变换的参数

加密算法：用于对数据加密的一组数学变换

解密(Decrypt)：将密文恢复为明文

解密算法：用于解密的一组数学变换 

滚筒密码=栅栏密码

凯撒密码：字母序偏移

对称加密过程

流密码加密过程

克劳德香农的基于现代块密码的 替换-置换网络 提供了混淆-扩散消息和密钥 替换如凯撒密码，置换如DES

混淆Confusion扩散Diffusion

密码需要完全抹除原生消息的特征，通过一次性填充进行

香农建议

扩散——耗散明文在密文上的统计结构

混淆——使密文和密钥间的关系尽可能复杂

费斯托密码结构

加密步骤：基于明文分组交叉进行加密函数运算和异或运算

1.明文划分成同等大小两组，L for Left group,E0 for encrypt level zero,R for Right group.

2.右组进行加密函数计算后，与左组进行一次异或，得到下一层右组

3.右组直接成为下一层左组

4.下一层右组进行加密函数计算后，与左组进行一次异或，得到下一层右组

5.右组直接成为下一层左组

6.经过8次该循环后，交换两组位置，输出密文

解密步骤：

1.密文划分成同等大小两组，左组解密顶层等于右组加密底层，右组解密顶层等于左组加密底层。

2.右组进行加密函数计算后，与左组进行一次异或，等到下一右组。

3.右组直接成为下一层左组。

4.下一层右组进行加密函数计算后，与左组进行一次异或，得到下一右组

6.右组直接成为下一层左组

6.经过8次该循环后，交换两组位置，输出明文。

 

Feistel网络的设计特点

分组大小：较大的分组意味着较强的安全性，但会降低加密解密速度。64位的分组大小是合理的折中，几乎所有的分组设计中都使用它

密钥大小：较大的密钥意味着较强的安全性，但会降低加密解密速度。现代算法中最常用的是128位密钥

循环次数：本质是单一循环的不足，多重循环能够加强安全性。典型的循环次数为16

子密钥生成算法：较大的复杂性会增大密钥分析的难度

循环函数：较大的复杂性意味着给密码分析带来更大的难度

 

DES加密算法

DES解析：

初始置换：

    DES算法的入口参数

    Key:8个字节64位，作为工作密钥

    Data:8个字节64位，操作数据

    Mode:DES工作方式

迭代过程

逆置换

子密钥生成

在费斯托密码结构上引入了子密钥生成过程，以及加密函数内容

64位密钥在忽略每8位一个的校验位后只剩下56位

密钥对等划分，进行一次左右对换后作为一个加密循环的输入密钥。

加密函数F：

通过使用一张表使32位输入拓展到48位，与密钥做一次异或

结果输入S盒，S盒内是以6位地址指向的4位值，以地址取值，最终8*6=8*4=32bit

最后再执行一次P盒变换。

DES涉及大量的基于已有表的变换操作。

雪崩效应：明文和密文中的一个小变化应当在密文中产生显著变化，一个比特更改能引起密文多个比特更改，若更改很小，则可能会提供了减少搜索的明文和键空间的大小的方法，DES具有强烈的雪崩效应。

RC4：

步骤：

1.初始化256位S盒，使用密钥K循环填充256位T盒

2.使用T盒，循环对S盒进行置换以确保混淆 规则为 S[i]<->S[j] j=j+S[i]+S[j]

3.生成流密钥：循环S盒，S[i]<->S[j]规则为 j=j+S[i] 流密钥T[i]=S[i]+S[j]

4.流密钥与明文做异或，得出密文

 

公钥密码学 Whitfield Diffie &Martin Helleman《New Directions in Cryptography》 1976

Differ-Helleman 密钥交换过程

1.协商一致全局变量 素数q,g为q的原根，（即g的n次方mod q是不同的整数）

2.每个用户选择一个随机密钥Xa

3.交换Ya后，计算共享密钥 

对A来说 K=Yb^Xa mod q

对B来说 K=Ya^Xb mod q

这都等于 g^Xa*Xb mod q

4.使用共享密钥对需加密信息进行加密，攻击者只能获取到Ya,Yb,q,g 这时他必须自己选择X 进行碰撞才能计算出内容，但倘若使用中间人攻击从一开始便伪造信息进行密钥协商，还是可以攻击成功的。

RSA公钥算法 由Rivest ,Shamir ,Adleman于1978提出《A Method for Obtaining Digital Signature and Public-Key Cryptosystems》，建立于欧拉定理对大整数分解的难度上。

步骤：

1.选定两个大素数 p,q

2.使N=pq作为系数

3.根据欧拉算法，不大于N且与N互质的整数个数为（p-1）(q-1),选择一个这样的整数e

4.取一个d，使ed=1 mod(p-1)(q-1)

5.公钥即为（N，e） 私钥即为（d）

加解密

加密 密文=明文^e mod N

解密 明文=密文^d mod N

 

供应链安全

供应链：供应链是以完成从采购原材料到制成中间产品及最终产品，然后将最终产品交付用户为功能的，由一系列设施盒分布选择形成的网络。

ICT供应链/IT供应链/网络供应链：网络基础设施的全部集合包括终端用户、政策制定者、采购方、系统集成商、网络提供者以及软件/硬件供应商。用户/供应商之间通过组织盒过程互动来计划、构建、管理、维护和保护网络基础设施。