計算機網(wǎng)絡(luò)安全

1 緒論

隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全逐漸成為一個潛在的巨大問題。網(wǎng)絡(luò)安全性是一個涉及面很廣泛的問題，其中也會涉及到是否構(gòu)成犯罪行為的問題。在其最簡單的形式中，它主要關(guān)心的是確保無關(guān)人員不能讀取，更不能修改傳送給其他接收者的信息。此時，它關(guān)心的對象是那些無權(quán)使用，但卻試圖獲得遠程服務的人。安全性也處理合法消息被截獲和重播的問題，以及發(fā)送者是否曾發(fā)送過該條消息的問題。
大多數(shù)安全性問題的出現(xiàn)都是由于有惡意的人試圖獲得某種好處或損害某些人而故意引起的。可以看出保證網(wǎng)絡(luò)安全不僅僅是使它沒有編程錯誤。它包括要防范那些聰明的，通常也是狡猾的、專業(yè)的，并且在時間和金錢上是很充足、富有的人。同時，必須清楚地認識到，能夠制止偶然實施破壞行為的敵人的方法對那些慣于作案的老手來說，收效甚微。
網(wǎng)絡(luò)安全性可以被粗略地分為4個相互交織的部分：保密、鑒別、反拒認以及完整性控制。保密是保護信息不被未授權(quán)者訪問，這是人們提到的網(wǎng)絡(luò)安全性時最常想到的內(nèi)容。鑒別主要指在揭示敏感信息或進行事務處理之前先確認對方的身份。反拒認主要與簽名有關(guān)。保密和完整性通過使用注冊過的郵件和文件鎖來實現(xiàn)。

2 方案目標

本方案主要從網(wǎng)絡(luò)層次考慮，將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計成一個支持各級別用戶或用戶群的安全網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)在保證系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全的同時，還實現(xiàn)與Internet或國內(nèi)其它網(wǎng)絡(luò)的安全互連。本方案在保證網(wǎng)絡(luò)安全可以滿足各種用戶的需求，，比如：可以滿足個人的通話保密性，也可以滿足企業(yè)客戶的計算機系統(tǒng)的安全保障，數(shù)據(jù)庫不被非法訪問和破壞，系統(tǒng)不被病毒侵犯，同時也可以防止諸如反動淫穢等有害信息在網(wǎng)上傳播等。
需要明確的是，安全技術(shù)并不能杜絕所有的對網(wǎng)絡(luò)的侵擾和破壞，它的作用僅在于最大限度地防范，以及在受到侵擾的破壞后將損失盡旦降低。具體地說，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)主要作用有以下幾點：
1．采用多層防衛(wèi)手段，將受到侵擾和破壞的概率降到最低；
2．提供迅速檢測非法使用和非法初始進入點的手段，核查跟蹤侵入者的活動；
3．提供恢復被破壞的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的手段，盡量降低損失；
4．提供查獲侵入者的手段。
網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)是實現(xiàn)安全管理的基礎(chǔ)，近年來，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，已經(jīng)產(chǎn)生了十分豐富的理論和實際內(nèi)容。

3 安全需求

通過對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的風險分析及需要解決的安全問題，我們需要制定合理的安全策略及安全方案來確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的機密性、完整性、可用性、可控性與可審查性。即，
可用性： 授權(quán)實體有權(quán)訪問數(shù)據(jù)
機密性： 信息不暴露給未授權(quán)實體或進程
完整性： 保證數(shù)據(jù)不被未授權(quán)修改
可控性： 控制授權(quán)范圍內(nèi)的信息流向及操作方式
可審查性：對出現(xiàn)的安全問題提供依據(jù)與手段
訪問控制：需要由防火墻將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部不可信任的網(wǎng)絡(luò)隔離，對與外部網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)及其主機、所交換的數(shù)據(jù)進行嚴格的訪問控制。同樣，對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，由于不同的應用業(yè)務以及不同的安全級別，也需要使用防火墻將不同的LAN或網(wǎng)段進行隔離，并實現(xiàn)相互的訪問控制。
數(shù)據(jù)加密：數(shù)據(jù)加密是在數(shù)據(jù)傳輸、存儲過程中防止非法竊取、篡改信息的有效手段。
安全審計： 是識別與防止網(wǎng)絡(luò)攻擊行為、追查網(wǎng)絡(luò)泄密行為的重要措施之一。具體包括兩方面的內(nèi)容，一是采用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與入侵防范系統(tǒng)，識別網(wǎng)絡(luò)各種違規(guī)操作與攻擊行為，即時響應（如報警）并進行阻斷；二是對信息內(nèi)容的審計，可以防止內(nèi)部機密或敏感信息的非法泄漏

4 風險分析

網(wǎng)絡(luò)安全是網(wǎng)絡(luò)正常運行的前提。網(wǎng)絡(luò)安全不單是單點的安全，而是整個信息網(wǎng)的安全，需要從物理、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、應用和管理方面進行立體的防護。要知道如何防護，首先需要了解安全風險來自于何處。網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)必須包括技術(shù)和管理兩方面，涵蓋物理層、系統(tǒng)層、網(wǎng)絡(luò)層、應用層和管理層各個層面上的諸多風險類。無論哪個層面上的安全措施不到位，都會存在很大的安全隱患，都有可能造成網(wǎng)絡(luò)的中斷。根據(jù)國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和應用情況，應當從網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)安全、應用安全及管理安全等方面進行全面地分析。
風險分析是網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)需要提供的一個重要功能。它要連續(xù)不斷地對網(wǎng)絡(luò)中的消息和事件進行檢測，對系統(tǒng)受到侵擾和破壞的風險進行分析。風險分析必須包括網(wǎng)絡(luò)中所有有關(guān)的成分。

5 解決方案

5.1 設(shè)計原則
　　針對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實際情況，解決網(wǎng)絡(luò)的安全保密問題是當務之急，考慮技術(shù)難度及經(jīng)費等因素，設(shè)計時應遵循如下思想：
1．大幅度地提高系統(tǒng)的安全性和保密性；
2．保持網(wǎng)絡(luò)原有的性能特點，即對網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議和傳輸具有很好的透明性；
3．易于操作、維護，并便于自動化管理，而不增加或少增加附加操作；
4．盡量不影響原網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，同時便于系統(tǒng)及系統(tǒng)功能的擴展；
5．安全保密系統(tǒng)具有較好的性能價格比，一次性投資，可以長期使用；
6．安全與密碼產(chǎn)品具有合法性，及經(jīng)過國家有關(guān)管理部門的認可或認證；
7．分步實施原則：分級管理 分步實施。
5.2 安全策略
針對上述分析，我們采取以下安全策略：
1．采用漏洞掃描技術(shù)，對重要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行風險評估，保證信息系統(tǒng)盡量在最優(yōu)的狀況下運行。
2．采用各種安全技術(shù)，構(gòu)筑防御系統(tǒng)，主要有：
(1) 防火墻技術(shù)：在網(wǎng)絡(luò)的對外接口，采用防火墻技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)層進行訪問控制。
(2) NAT技術(shù)：隱藏內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)信息。
(3) VPN：虛擬專用網(wǎng)(VPN)是企業(yè)網(wǎng)在因特網(wǎng)等公共網(wǎng)絡(luò)上的延伸,通過一個私有的通道在公共網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建一個安全的私有連接。它通過安全的數(shù)據(jù)通道將遠程用戶、公司分支機構(gòu)、公司業(yè)務伙伴等與公司的企業(yè)網(wǎng)連接起來，構(gòu)成一個擴展的公司企業(yè)網(wǎng)。在該網(wǎng)中的主機將不會覺察到公共網(wǎng)絡(luò)的存在，仿佛所有的機器都處于一個網(wǎng)絡(luò)之中。公共網(wǎng)絡(luò)似乎只由本網(wǎng)絡(luò)在獨占使用，而事實上并非如此。
(4）網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)(Ipsec) ：采用網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)，對公網(wǎng)中傳輸?shù)腎P包進行加密和封裝，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄�、完整性。它可解決網(wǎng)絡(luò)在公網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸安全性問題，也可解決遠程用戶訪問內(nèi)網(wǎng)的安全問題。
(5) 認證：提供基于身份的認證，并在各種認證機制中可選擇使用。
(6) 多層次多級別的企業(yè)級的防病毒系統(tǒng)：采用多層次多級別的企業(yè)級的防病毒系統(tǒng)，對病毒實現(xiàn)全面的防護。
(7）網(wǎng)絡(luò)的實時監(jiān)測：采用入侵檢測系統(tǒng)，對主機和網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)測和預警，進一步提高網(wǎng)絡(luò)防御外來攻擊的能力。
3．實時響應與恢復：制定和完善安全管理制度，提高對網(wǎng)絡(luò)攻擊等實時響應與恢復能力。
4．建立分層管理和各級安全管理中心。
5.3 防御系統(tǒng)
我們采用防火墻技術(shù)、NAT技術(shù)、VPN技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)（Ipsec）、身份認證技術(shù)、多層次多級別的防病毒系統(tǒng)、入侵檢測技術(shù)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)安全的防御系統(tǒng)。
5.3.1 物理安全
物理安全是保護計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、設(shè)施以及其它媒體免遭地震、水災、火災等環(huán)境事故以及人為操作失誤或錯誤及各種計算機犯罪行為導致的破壞過程。
為保證信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的物理安全，還要防止系統(tǒng)信息在空間的擴散。通常是在物理上采取一定的防護措施，來減少或干擾擴散出去的空間信號。這是政府、軍隊、金融機構(gòu)在興建信息中心時首要的設(shè)置的條件。
　　為保證網(wǎng)絡(luò)的正常運行，在物理安全方面應采取如下措施：
1．產(chǎn)品保障方面：主要指產(chǎn)品采購、運輸、安裝等方面的安全措施。
2．運行安全方面：網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，特別是安全類產(chǎn)品在使用過程中，必須能夠從生成廠家或供貨單位得到迅速的技術(shù)支持服務。對一些關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)，應設(shè)置備份系統(tǒng)。
3．防電磁輻射方面：所有重要涉密的設(shè)備都需安裝防電磁輻射產(chǎn)品，如輻射干擾機。
4．保安方面：主要是防盜、防火等，還包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計算機、安全設(shè)備的安全防護。
5.3.2 防火墻技術(shù)
防火墻是一種網(wǎng)絡(luò)安全保障手段,是網(wǎng)絡(luò)通信時執(zhí)行的一種訪問控制尺度,其主要目標就是通過控制入、出一個網(wǎng)絡(luò)的權(quán)限,并迫使所有的連接都經(jīng)過這樣的檢查,防止一個需要保護的網(wǎng)絡(luò)遭外界因素的干擾和破壞。在邏輯上，防火墻是一個分離器，一個限制器，也是一個分析器，有效地監(jiān)視了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和Internet之間地任何活動，保證了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)地安全；在物理實現(xiàn)上，防火墻是位于網(wǎng)絡(luò)特殊位置地以組硬件設(shè)備――路由器、計算機或其他特制地硬件設(shè)備。防火墻可以是獨立地系統(tǒng)，也可以在一個進行網(wǎng)絡(luò)互連地路由器上實現(xiàn)防火墻。用防火墻來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全必須考慮防火墻的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：
（1）屏蔽路由器：又稱包過濾防火墻。
（2）雙穴主機：雙穴主機是包過濾網(wǎng)關(guān)的一種替代。
（3）主機過濾結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)實際上是包過濾和代理的結(jié)合。
（4）屏蔽子網(wǎng)結(jié)構(gòu)：這種防火墻是雙穴主機和被屏蔽主機的變形。
根據(jù)防火墻所采用的技術(shù)不同,我們可以將它分為四種基本類型:包過濾型、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換—NAT、代理型和監(jiān)測型。
5.3.2.1 包過濾型
包過濾型產(chǎn)品是防火墻的初級產(chǎn)品,其技術(shù)依據(jù)是網(wǎng)絡(luò)中的分包傳輸技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)都是以“包”為單位進行傳輸?shù)?數(shù)據(jù)被分割成為一定大小的數(shù)據(jù)包,每一個數(shù)據(jù)包中都會包含一些特定信息,如數(shù)據(jù)的源地址、目標地址、TCP/UDP源端口和目標端口等。防火墻通過讀取數(shù)據(jù)包中的地址信息來判斷這些“包”是否來自可信任的安全站點 ,一旦發(fā)現(xiàn)來自危險站點的數(shù)據(jù)包,防火墻便會將這些數(shù)據(jù)拒之門外。系統(tǒng)管理員也可以根據(jù)實際情況靈活制訂判斷規(guī)則。 包過濾技術(shù)的優(yōu)點是簡單實用,實現(xiàn)成本較低,在應用環(huán)境比較簡單的情況下,能夠以較小的代價在一定程度上保證系統(tǒng)的安全。 但包過濾技術(shù)的缺陷也是明顯的。包過濾技術(shù)是一種完全基于網(wǎng)絡(luò)層的安全技術(shù),只能根據(jù)數(shù)據(jù)包的來源、目標和端口等網(wǎng)絡(luò)信息進行判斷,無法識別基于應用層的惡意侵入,如惡意的Java小程序以及電子郵件中附帶的病毒。有經(jīng)驗的黑客很容易偽造IP地址,騙過包過濾型防火墻。
5.3.2.2 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)化—NAT
網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換是一種用于把IP地址轉(zhuǎn)換成臨時的、外部的、注冊的IP地址標準。它允許具有私有IP地址的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)訪問因特網(wǎng)。它還意味著用戶不許要為其網(wǎng)絡(luò)中每一臺機器取得注冊的IP地址。在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通過安全網(wǎng)卡訪問外部網(wǎng)絡(luò)時，將產(chǎn)生一個映射記錄。系統(tǒng)將外出的源地址和源端口映射為一個偽裝的地址和端口，讓這個偽裝的地址和端口通過非安全網(wǎng)卡與外部網(wǎng)絡(luò)連接，這樣對外就隱藏了真實的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)地址。在外部網(wǎng)絡(luò)通過非安全網(wǎng)卡訪問內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)時，它并不知道內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的連接情況，而只是通過一個開放的IP地址和端口來請求訪問。OLM防火墻根據(jù)預先定義好的映射規(guī)則來判斷這個訪問是否安全。當符合規(guī)則時，防火墻認為訪問是安全的，可以接受訪問請求，也可以將連接請求映射到不同的內(nèi)部計算機中。當不符合規(guī)則時，防火墻認為該訪問是不安全的，不能被接受，防火墻將屏蔽外部的連接請求。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換的過程對于用戶來說是透明的，不需要用戶進行設(shè)置，用戶只要進行常規(guī)操作即可。
5.3.2.3 代理型
代理型防火墻也可以被稱為代理服務器,它的安全性要高于包過濾型產(chǎn)品,并已經(jīng)開始向應用層發(fā)展。代理服務器位于客戶機與服務器之間,完全阻擋了二者間的數(shù)據(jù)交流。從客戶機來看,代理服務器相當于一臺真正的服務器;而從服務器來看,代理服務器又是一臺真正的客戶機。當客戶機需要使用服務器上的數(shù)據(jù)時,首先將數(shù)據(jù)請求發(fā)給代理服務器,代理服務器再根據(jù)這一請求向服務器索取數(shù)據(jù),然后再由代理服務器將數(shù)據(jù)傳輸給客戶機。由于外部系統(tǒng)與內(nèi)部服務器之間沒有直接的數(shù)據(jù)通道,外部的惡意侵害也就很難傷害到企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 代理型防火墻的優(yōu)點是安全性較高,可以針對應用層進行偵測和掃描,對付基于應用層的侵入和病毒都十分有效。其缺點是對系統(tǒng)的整體性能有較大的影響,而且代理服務器必須針對客戶機可能產(chǎn)生的所有應用類型逐一進行設(shè)置,大大增加了系統(tǒng)管理的復雜性。
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