根据2018版教程整理。
（一）背景概述
- 信息技术的发展
| 阶段 | 技术 | 时间 | 人物 |
|---|---|---|---|
| 电讯 | 电报 | 1835 | 莫尔斯 |
| 电话 | 1876 | 贝尔 | |
| 电视 | 1925 | 贝德 | |
| 计算机 | 图灵机 | 1936 | 图灵 |
| 数字电路 | 1937 | 香农 | |
| EDVAC | 1945 | 冯诺依曼 | |
| ENIAC | 1946 | 宾法大学 | |
| 互联网 | ARPAnet | 1960s末 | TCP/IP |
| Internet | 1990s |
信息技术的消极影响
(1) 信息泛滥
(2) 信息污染
(3) 信息犯罪信息安全的发展
(1) 通信保密 ： (1949) 香农 -《保密系统的通信理论》
(2) 计算机安全
<1> 1976 : D-H : 公钥密码
<2> 1977 : DES
<3> 1980s : TCSEC : 4等级7级别 - 可信计算机系统评估准则 - 橘皮书 - USA
<4> 1990s : CC (ISO 15408) : 信息技术安全性评估通用准则 : 6国7方
<5> 2015 : GB/T 18336 : 安全评估的国家标准
(3) 信息安全保障
<1> 1995：PDRR模型（保护-监测-响应-恢复）：美国防部
<2> 1999：BS 7799/ISO 7799：英
(i) BS 7799-1 ：信息安全管理体系实施细则
(ii) BS 7799-2：信息安全管理体系规范
<3> 1998：IATF：美NSA：信息保障技术框架
<4> 1999：我国：WPDRRC：预警-保护-监测-应急-恢复-反击
(i) 能力：保护，检测，反应，恢复
(ii) 层面：人员，技术，管理信息安全的基本属性
(1) 机密性
(2) 完整性
(3) 可用性
(4) 可控性
(5) 不可否认性信息安全保障体系
(1) 体系框架
<1> 生命周期：规划组织，开发采购，实施交付，运行维护，废弃
<2> 保障要素：技术，管理，工程，人员
<3> 安全特征：机密性，完整性，可用性
(2) 安全模型：P2DR（策略，防护，检测，响应），核心是策略
(3) 技术框架（IATF）
<1> 核心思想：纵深防御战略
<2> 核心要素：人员，技术，操作
<3> 焦点域：本地，边界，网络，支撑我国信息安全建设
(1) 2003：《国家信息化领导小组关于加强信息安全保障的意见》- 开始
(2) 2004：《电子签名法》- 中国首部信息化法律
(3) 2016：《网络安全法》颁布
（二）基础技术
2.1 密码学
2.1.1 密码学概述
密码学分类
(1) 密码编码学（加密）
(2) 密码分析学（破译）密码体制组成
(1) 消息空间
(2) 密文空间
(3) 密钥空间
(4) 加密算法
(5) 解密算法密码体制分类
(1) 对称密码
<1> 优点：加解密速度快； 缺点：密钥管理困难，数字签名困难
<2> 公开设计原则：密钥保密
<3> 传统加密方法：代换，置换
<4>设计思想：扩散，混淆（方法是乘积迭代）
<5> 攻击方法
(i) 唯密文攻击
(ii) 已知明文攻击
(iii) 选择密文攻击
(iv) 选择明文攻击
差分分析
线性分析
<6> 分类
(i) 分组密码（分块密码）
DES：1970s，64位分组/密钥，8位奇偶校验，Feistel网络
AES：2001，128位分组，128/192/256位密钥，SP网络
IDEA：1990，64位分组，128位密钥
分组密码工作模式
a/. ECB：Electronic Codebook，电子密本，基本模式
b/. CBC：Cipher Block Chaining，密码分组链，IV明文，数据为分组整数倍
c/. CFB：Cipher Feedback，密码反馈
d/. OFB：Output Feedback，输出反馈，转成序列密码
e/. CTR：Counter，计数模式，安全性与CBC一样好
(ii) 序列密码（流密码） ：RC4，SEAL
(2) 公钥密码（非对称）
<1>RSA：基于大整数因式分解困难性，n至少为1024位
(i) 随机选择两个大素数p，q
(ii) 计算 n=pq，phi(n) = (p-1)(q-1)
(iii) 选择e，满足：1
(v) 公钥 ：(e, n)，密钥：(d, n)，加密：C = M^e mod n，解密：M = C^d mod n
<2> ElGamal：基于离散对数困难性
<3> ECC：基于椭圆曲线离散对数问题，ECC-161 = RSA-1024国密算法
(1) SM4 = AES
(2) SM2 = RSA
(3) SM3 = SHA-256，Merkle-Damgard结构，512*n -> 256
2.1.2 哈希函数（散列/杂凑函数）
性质
(1) 压缩性：将任意长度的输入变换成固定长度的输出
(2) 单向易计算
(3) 抗碰撞
(4) 高灵敏应用：消息认证、数字签名、完整性校验、口令加密（非数据加密！）
常见
(1) MD5（消息摘要算法）：512 * n -> 128
(2) SHA（安全散列算法）：512 * n -> 160
注：SHA比MD5安全，但计算速度慢。
2.1.3 数字签名
- 原理：公钥密码 + Hash函数
- 应用：鉴权、抗抵赖、完整性
- DSS：美国数字签名标准（1994）
2.1.4 密钥管理
密钥生成
(1) 会话/文件密钥（两端一次交换数据所用）：如用X9.17标准（3DES）生成
(2) 加密密钥（用于加密会话密钥）：机器生成或人为选定，存于主机
(3) 主密钥（用于加密加密密钥）：长期不变，存于主机
(4) 基本/初始密钥：人工选定或系统分配，与会话密钥一起控制密钥产生器密钥分配
(1) 基于人工分发
(2) 基于中心（第三方分发密钥）
注：第三方可以是KDC（密钥分发中心）或KTC（密钥转换中心）
<1> 拉模式：A想和B通信，通信前先从KDC拿回一个密钥
<2>推模式：A想和B通信，通信前A先让B从KDC拿回一个密钥
(3) 基于认证（公钥证书）：CA为A建立公钥证书，A将自己的公钥通过此证书发给B，B用CA的公钥对证书加以验证。
(4) 基于Diffie-Hellman密钥交换协议：设p是素数，g是p的一个原根，g和p都是全局参数；甲和乙分别选定某数a和b，计算A=g^a mod p 和 B=g^b mod p，交换A和B；则共享 K =A^b = B^a mod p。密钥存储
(1) 公钥：通过CA验证公钥确实属于某个用户
(2) 私钥
<1> 本地硬盘
<2> 网络目录服务器：使用口令登录获取或修改私钥
<3> Smard Card（智能卡）：信用卡大小，需要专门的读卡器，不易推广
<4> USB Key：形如U盘，内置CPU，运算均在此硬件内完成，私钥不出卡密钥更换及撤销
(1) 密钥更换：可采用批密钥生成方式，一个生效则另一个废除
(2) 密钥撤销：公钥的有效期为1到2年
注: C/S模式系统中的加密
- 用户口令以MD5存储，并发送。
- AES-128/ SHA-160/MD5-128/RSA-1024
- RSA的公钥 (n,e)，e的二进制应尽量少含1（建议e=65537，两个1）
- RSA中d
- 会话密钥协商：Diffie-Hellman算法
- 公钥证书发给另一用户：
A=g^a mod p, B=g^b mod p, K=A^b = B^a=g^(ab) mod p
2.2 认证
认证不能防止发送方否认，需要用到数字签名。
- 消息认证
(1) 消息加密
(2) 消息认证码(MAC)
(3) 哈希函数 - 身份认证
(1) 静态密码
(2) 动态口令
<1> 短信
<2> 动态口令牌
(3) USB Key
<1> 挑战/应答模式
<2> PKI模式
(4) 生物识别
注：身份认证协议
<1> 基于口令
<2> 基于对称密码
<3> 基于公钥密码
2.3 访问控制
访问控制是用户进入系统的第一道防线。
主体访问客体，访问控制实质是一种授权行为。
访问控制模型
(1) 自主访问控制(DAC)：访问控制矩阵
<1> 行：访问能力表（用户）
<2> 列：访问控制表（目标）
(2) 强制访问控制(MAC)
<1> Bell-Lapadula模型：不上读/不下写（保密）
<2> Biba模型：反BP（完整）
<3> Chinese Wall模型：DAC + MAC
(3) 基于角色的访问控制(RBAC)：角色、用户、许可访问控制技术
(1) 集中式：AAA管理（认证、授权、审计）
<1> RADIUS：UDP，C/S模式，认证+授权，固定密码，仅加密密码
<2> Diameter：RADIUS的升级版协议，TCP，P2P模式，认证授权分离，IPsec，分布式审计
<3> TACACS+：TCP，认证授权分离，动态密码，加密所有数据
(2) 分布式：跨域访问
<1> 单点登录(SSO)：仅一次认证能登录多个应用系统
<2> Kerberos协议：对称加密，单点登录，结合授权，不依赖系统
<3> SESAME：多厂商欧洲安全系统，支持Kerberos V5
2.4 审计监控
- 审计系统：日志记录器，分析器，通告器
- 恶意行为监控：监控攻击行为和入侵行为
(1) 主机监测：杀毒软件，基于主机的IDS
(2) 网络监测
<1> 流量监听
<2> 在未使用IP地址空间被动收集数据（？？？）
<3> 蜜罐技术：将未使用地址伪装成活动空间，与入侵者交互获取入侵详细信息
(i) 高交互蜜罐：具有完整操作系统的虚拟机（主机行为监控模块装于此）
(ii) 低交互蜜罐：虚拟部分操作系统及服务
<4> 密网技术（诱捕网络）：一种高交互蜜罐，可包含多个蜜罐，其内的行为都是恶意的。
<5> 恶意代码诱捕系统：高交互蜜罐 + 低交互蜜罐 + 主机行为监控模块（装于高交互蜜罐） - 内容审计
(1) 内容监控主要方法：网络舆情分析
(2) 内容审计模型
<1> 流水线模型
<2> 分段式处理模型
(3) 不良信息监控方法
<1> 网址过滤
<2> 网页内容过滤
<3> 图像内容过滤
（三）系统安全
3.1 操作系统
- 操作系统基础
(1) CPU
<1> 内核模式：操作系统（0环）
<2> 用户模式：其他应用（3环）
注1：用户模式到内核模式的唯一方法是触发硬件自陷（中断，异常，显式执行自陷指令）
注2：保护环
<1> 0环：系统内核
<2> 1环：操作系统
<3> 2环（许多系统不用）：I/O驱动及其他
<4> 3环：应用程序
(2) 内存管理：MMU
(3) 用户接口：作业级，程序级
(4) 系统调用(system call)：系统内核中的一组子程序，供应用程序调用
(5) 进程管理
<1> 进程管理通过中断实现
<2> 进程是运行中的程序，是系统用于组织资源的最小单位
<3> 线程是CPU执行的最小单位，可在同一进程中共享资源
<4> 进程隔离：要求进程有不同的虚拟地址
(6) 文件系统
<1> 文件系统本质是数据链表。
<2> 文件系统在操作系统的下层，操作系统也是保存在文件系统中。 - Linux
(1) 重要进程
<1> init：id=1，linux启动后第一个进程
<2> inetd：监视网络请求的守护进程（xinetd）
<3> syslogd：审计工具
(2) 重要命令
<1>ls -l查看文件权限
-rwxrw---- 1 root root 2967 Sep 15 10:25 mbox
(i)-表示是正规文件，此外还有d(目录)，l(软链接)，s(socket文件) 等
(ii) 之后的9位里每3位分别表示拥有者，所在组和其他用户的权限；
可读(r)，可写(w)，可执行(x)
(iii)1 root root表示链接数, 拥有者和所在组的ID
(iv)2967 Sep 15 10:25文件大小，最后一次修改时间，文件名
<2>chmod number file改变文件权限
number为八进制数，拥有者的可读、可写、可执行分别对应400, 200, 100；所在组的可读、可写、可执行分别对应40, 20, 10；其他用户的可读、可写、可执行分别对应4, 2, 1
(i)chown改变拥有权
(ii)chgrp改变分组
<3>who显示当前用户
注1：who显示的是真正登录系统的用户，whoami显示的是当前操作系统的用户（如果用su命令切换了用户）；
注2：users只用一行打印出当前登陆的用户，每个用户对应一个登录会话
<4>last显示自wtmp文件第一次创建以来登陆过的用户；如果指定用户，则列出其的近期活动
(3) 文件系统
<1> 文件的i节点：UID(文件拥有者)，GID(文件所在组)，模式(文件权限设置)
<2> 目录结构
/bin用户命令的可执行文件
/dev特殊设备文件
/etc配置管理文件
/tmp临时文件
/var统计、日志文件
(4) 账号口令管理
<1>/etc/passwd用户关键信息
root:x:0:0: root: /root: /bin/bash
注册名:口令:用户ID:组ID:用户名:用户主目录:登录shell
<2>/etc/shadow真正的口令文件，只有超级用户才能读取
<3> 超级用户不只root一个，任何用户只要UID=SID=0都可为超级用户
(5) 日志系统
/var/log/wtmp一个用户每次登录和退出的时间记录
/var/run/utmp记录当前的每个用户
lastlog记录最近几次成功登录的事件和最后一次不成功的登录 - Windows
(1) Windows环境子系统 * 3
Win32windows基础
POSIX移植UNIX应用
OS/2与POSIX类似
(2) Windows核心组件
hal.dll硬件抽象层
ntdll.dll内部支持函数
kernel32.dll核心系统DLL
win32k.sys子系统内核模式
ntoskrnl.exentkrnlpa.exe执行体和内核
(3) Windows基本进程 * 9
explorer.exe图形界面管理
csrss.exe图形任务管理
lsass.exe安全机制
winlogon.exe域登录管理器
services.exe服务管理
smss.exe会话管理
spoolsv.exe将文件加载到内存
svchost.exe执行DLL文件
system idle process收集CPU的空闲时间
(4) 进程管理工具
<1> 任务管理器
<2> DOS命令行
(i)tasklist查看进程
(ii)Ntldr读取boot.ini文件
<3> Msinfo32
(5) 系统服务管理
<1>services.msc服务控制管理器
<2>net start查看当前已启动的服务列表
<3>sc.exe批处理
(6) Windows系统安全
<1> 如果对目录有execute权限，则可以穿越目录。
<2> 网络用户想访问NT Server的文件和目录，需对其建立共享。
<3> 多次无效登录后可对用户账号实行锁定策略。
<4> 任何涉及安全对象的活动都应该受到审核，审核报告将写入安全日志中，用事件查看器查看。
<5>Winlogon调用DINA DLL，监视安全认证序列。
<6>Regedit打开注册表编辑器
<7>NTFS格式可修改日志访问权限，防止日志被清。
(7) Windows事件日志类型
<1> 系统日志
<2> 应用程序日志
<3> 安全日志 - 可信计算技术
传统的信息系统安全以防外为重点（由防火墙，入侵检测，杀毒软件构成），主要保护服务器及网络设备；可信计算关注对终端的保护，从芯片、主板等硬件和BIOS、操作系统等软件综合采取措施。
(1) 可信计算平台的关键技术
<1> 信任根
<2> 信任链
(2) TCG可信计算系统
<1> 可信平台模块 TPM（信任根）
<2> 可信软件栈
<3> 可信平台软件
(3) 中国可信计算平台的信任根是可信密码模块 TCM
3.2 数据库
(1) 基本概念
<1> 关系型数据库：常见数据库基本是关系型，其将数据结构归结为二元关系，用二维表格展现，数据库就是一些存在相互关联的表格的集合。
<2> SQL语言：数据库结构化查询与操作
<3> 基本表(Table)：数据库中的表为基本表，基本表的每行称为记录，字段是记录的一部分。
<4> 视图(View)
(i) 视图不存储数据，只是查看表中数据的一种方式。
(ii) 视图和基本表都是关系，用SQL访问的方式一样。
(iii) 视图机制的安全保护功能不精细。
<5> 用户
(i) 权限分配面向用户
(ii) 数据库用户权限要素：数据库对象，操作类型
(2) SQL基本语句
SELECT 表达式1 ... ,表达式n FROM 表名1, ... ,表名m WHERE 条件 查询
CREATE TABLE 表名 创建基本表
ALTER TABLE 表名 ADD(...) 修改表
DROP TABLE 表名 删除表
INSERT INTO 表名[...] VALUES(..) 添加数据
DELETE FROM 表名 WHERE 条件 删除数据
UPDATE 表名 SET 表达式 [WHERE 条件] 更新表
GRANT 权限 ON 对象 TO 用户 授予权限
REVOKE 权限 ON 对象 FROM 用户 减少权限
CREATE ROLE 角色 创建角色（非用户）
AUDIT / NOAUDIT 操作 ON 表名 审计/取消审计
CREATE VIEW 视图 AS SELECT * FROM 表名 WHERE 条件 创建视图
WITH GRANT OPTION 允许用户授权给他人
CONNECT 创建用户默认有连接权限
(3) 数据完整性
<1> 数据完整性包括语义、参照、实体完整性（没有关系完整性！）
<2> 保证数据完整性的功能：约束、默认值、规则、事务处理
<3> 事务处理
(i) 事务就是一组SQL语句，以BEGIN TRANSACTION开始，以COMMIT/ROLLBACK结束。
(ii) 事务与其中的每个SQL语句共进退。
(iii) 事务可以使用SELECT/CREATE/DROP语句，但不能回退。
(iv) 事务处理特性：原子性、一致性、隔离性、持久性。
(4) 数据库威胁与防护
<1> SQL注入攻击的数据信道
(i) 存储过程
(ii) Web应用程序输入参数
<2> 数据库安全防护（阶段）
(i) 事前检查
(ii) 事中监控
(iii) 事后审计
<3> 数据库安全检测
(i) 端口扫描
(ii) 渗透测试（黑盒）
身份验证系统
(iii) 内部安全检测
（四）网络安全
Internet的基础是TCP/IP架构（1973）。
| 架构 | TCP/IP | OSI/RM |
|---|---|---|
| 层数 | 4 | 7 |
| 应用层 | 应用、表示、会话层 | |
| 传输层 | 传输层 | |
| 网络层 | 网络层 | |
| 数据链路和物理层 | 数据链路层、物理层 |
4.1 网络基础（协议）
- 数据链路层
(1) ARP : IP --> MAC
(2) RARP : 逆ARP - 网络层
(1) IP
<1> 私有IP（内网）
10.*.*.*
172.16/31.*.*
192.168.*.*
<2> IP分类：网络号(8) + 主机号(24)
A : (0.......) 0.0.0.0 - 127.255.255.255
B : (10......) 128.0.0.0 - 191.255.255.255
C : (110.....) 192.0.0.0 - 223.255.255.255
D : (1110....) 224.0.0.0 - 239.255.255.255
E : (1111....) 240.0.0.0 - 255.255.255.255
<3> 特殊IP
0.0.0.0 本机地址 : 若本机有两个IP，则监听0.0.0.0可以拿到所有数据包
127.0.0.1 自环地址 ： 数据包到IP层后不再下发，直接被IP层吸收。
255.255.255.255 （受限）广播地址 ：只在本地网络
localhost 本机域名
(2) ICMP：发送畸形数据，用以探测路由/终端是否不可达或查询路由/终端信息（ping）
- 传输层
(1) TCP - 面向连接
<1> TCP协议需要用到端口号（范围是0到65535，1024以下保留）
21FTP
22SSH
23Telnet 远程登录，3389windows远程桌面
25SMTP
110POP3
<2> 控制位
SYN（同步）建立联机
ACK确认
PSH传送
FIN结束
RST重置
URG紧急
<3> 三次握手
（seq数据包序列号，ack确认号）
(i) client --> server :SYN=1，seq=m
(ii) server --> client :SYN=1，ACK=1，ack=m+1，seq=n
(iii) client --> server :ACK=1，ack=n+1，seq=m+1
(2) UDP：无连接 - 应用层
(1) HTTP：80端口，C/S模式
(2) DNS：Domain_name --> IP
(3) SMTP：邮件传输
(4) POP3：邮局协议，版本3
4.2 网络攻击
- 扫描
(1) 信息搜集：whois.com，google.com
(2) 扫描IP：ping，tracert，nmap，superscan
(3) 扫描端口（服务发现）：nmap
<1> TCP全连：精度高，易暴露
<2> TCP-SYN半连：前两次握手
<3> TCP-FIN：隐蔽性最高，非握手，UNIX常用
(4) 扫描漏洞：Nessus综合扫描工具
<1> 网络漏洞：X-scan，nessus
<2> 主机漏洞：360，nessus
(5) 扫弱口令
<1> 字典
<2> 穷举 - 嗅探（抓包）
(1) 方式：混杂模式接口
(2) 工具：Wireshark，Sniffer
(3) 防范
<1> 加密传输：VPN，SSL，SSH
<2> 逻辑隔离：交换机的VLAN - 协议欺骗（主动）
(1) IP欺骗：仿冒IP发包
(2) ARP欺骗：把别人的IP绑到我的MAC，将第三方缓存表更新
<1>方式
(i) 中间人攻击：两头骗
(ii) 伪装网关：将IP变为网关IP
<2> 防范（双向静态绑定）
arp -d
arp -s IP MAC
(3) TCP欺骗：想办法得到第一次握手时的初始序列号，并伪装为第三方IP
<1> 非盲攻击：同一网络内嗅探得到初始序列号
<2> 盲攻击：不同网络内猜初始序列号
(4) DNS欺骗
<1> 欺骗DNS服务器：伪装成更高级别的DNS服务器
<2> 欺骗用户：ARP欺骗伪装网关，拦截外网DNS应答包，修改后发给用户 - 诱骗攻击（被动）
(1) 网站挂马：入侵网站后在网页中嵌入恶意URL
<1> 框架挂马
<2> js脚本挂马
<3> body挂马