计算机信息安全技术课后习题答案

第一章第一章 计算机信息安全技术概述计算机信息安全技术概述 1 计算机信息系统安全的威胁因素主要有哪些 1 人为无意失误 2 人为恶意攻击 3 计算机软件的漏洞和后门 2 从技术角度分析引起计算机信息系统安全问题的根本原 因 1 计算机外部安全 2 信息在计算机系统存储介质上的安全 3 信息在传输过程中的安全 3 信息安全的 CIA 指的是什么 Confidenciality 隐私性 也可称为机密性 是指只有授权的用 户才能获取信息 Integrity 完整性 是指信息在传输过程中 不 被非法授权和破坏 保证数据的一致性 Availability 可用性 是指信息的可靠度 4 简述 PPDR 安全模型的构成要素及运作方式 PPDR 由安全策略 防护 检测和响应构成 运作方式 PPDR 模型在整体的安全策略的控制和指导下 综 合运用防护工具的同时 利用检测工具了解和评估系统的安 全状态 通过适当的安全响应将系统调整在一个相对安全的 状态 防护 检测和响应构成一个完整的 动态的安全循环 5 计算机信息安全研究的主要内容有哪些 1 计算机外部安全 2 信息在计算机系统存储介质上的安全 3 信息在传输过程中的安全 6 计算机信息安全的定义是什么 计算机信息安全是研究在特定的应用环境下 依据特定的安 全策略 对信息及信息系统实施防护 检测和恢复的科学 7 信息安全系统中 人 制度和技术之间的关系如何 在信息安全系统中 人是核心 任何安全系统的核心都是人 而技术是信息安全系统发展的动力 技术的发展推动着信息 安全系统的不断完善 信息安全系统不仅要靠人和技术 还 应该建立相应的制度以起到规范的作用 只有三者的完美 结合 才有安全的信息安全系统 第二章第二章 密码技术密码技术 一 选择题 1 下列 RSA 算法算法 算法属于公开密钥算法 2 下列 天书密码天书密码 算法属于置换密码 3 DES 加密过程中 需要进行 16 轮交换 二 填空题 1 给定密钥 K 若明文为 P 则采用异或加密的方法得到 的密文为 2 在数据标准加密 DES 中 需要进行 16 轮相同的交换 才能得到 64 位密文输出 3 RSA 算法的安全性完全取决于 P Q 的保密性 以及 分解大数的难度 三 简答题 1 说明研究密码学的意义以及密码学研究内容是什么 密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学 研究密 码变化的客观规律 应用于编制密码以保守通信秘密的 称为编码学 应用于破译密码以获取通信情报的 称为破 译学 总称密码学 密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重 要保密手段 依照这些法则 变明文为密文 称为加密变 换 变密文为明文 称为脱密变换 密码在早期仅对文字 或数码进行加 脱密变换 随着通信技术的发展 对语音 图像 数据等都可实施加 脱密变换 密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的 并 随着先进科学技术的应用 已成为一门综合性的尖端技术 科学 它与语言学 数学 电子学 声学 信息论 计算 机科学等有着广泛而密切的联系 它的现实研究成果 特 别是各国政府现用的密码编制及破译手段都具有高度的机 密性 根据我国有关规定 密码学隶属于军事学门类 2 请比较代替密码中移位密码 单表替代密码和多表替代密 码哪种方法安全性好 为什么 多表替代好 多表代换密码需要猜测更多的字母表 并且 频率分布特性也变得平坦 所以使得密码破译更加困难 3 已知仿射密码的加密函数可以表示为 f a aK1 K0 mod 26 明文字母 e h 对应的密文字母是 f w 请计算密钥 K1 和 K0 来破译此密码 K1 11 K0 13 gcb a 26 1 1 3 5 7 9 11 15 17 19 21 23 25 F a a K1 K0 mod26 得 4K1 K0 mod 26 5 7K1 K0 mod 26 22 4 用 vigenere 密码加密明文 please keep this message in secret 其中使用的密钥为 computer 试求其密文 RZQPMXOVGFWCLQVUGMVYBRJGQDTN 5 设英文字母 a b c z 分别编号为 0 1 2 25 仿射密码加密转换为 c 3m 5 mod 26 其中 m 表示明文编号 c 表示密文编号 A 试对明文 security 进行加密 18x3 5 mod 26 7 h 3x3 5 mod 26 14 n 2x3 5 mod 26 11 l 20 x3 5 mod 26 13 m 17x3 5 mod 26 4 e 8x3 5 mod 26 3 d 19x3 5 mod 26 10 k 24x3 5 mod 26 25 z B 写出该仿射密码的解密函数 M 1 3 c 5 mod 26 6 简述序列密码算法与分组密码算法的不同 广度优先遍历从某个顶点 v 出发 首先访问这个结点 并将 其标记为已访问过 然后顺序访问结点 v 的所有未被访问的邻接点 vi vj 并将其标记为已访问过 然后将 vi vj 中的每一个节点重复节点 v 的访问 方法 直到所有结点都被访问完为止 具体代码实现时 我们可以使用一个辅助队列 q 首先将顶点 v 入队 将其标记为已访问 然后循环检测队列是否为空 如果队列不为空 则取出队列第一个元素 并将 与该元素相关联的所有未被访问的节点入队 将这些节点 标记为已访问 如果队列为空 则说明已经按照广度优先遍历了 所有的节点 7 简述 DES 算法中 S 盒的特点 S 盒是 DES 算法的核心 其功能是把 6bit 数据变为 4bit 数 据 8 简述 AES 和 DES 之间的相同之处 具有良好的非线性 AES 的非线性运算是字节代换对应于 DES 中唯一非线性运算 S 盒 9 画出 RSA 算法的流程图 10 使用 RSA 算法时 选择有关参数应该注意哪些问题 11 在一个使用 RSA 的公开密钥系统中 如果攻击者截获公 开密钥 pk 5 公开模数 n 35 对密文 c 10 解出其明文 因为公钥 n 为 35 所以你可以很简单的知道两个素数 为 5 和 7 所以按公式可以很简单得到私钥 d 19 所以 M C d mod n M 10 19 mod 35 就可以得到明文 12 简述 RAS 算法的优缺点 1 产生密钥很麻烦 受到素数产生技术的限制 因而难以 做到一次一密 2 安全性 RSA 的安全性依赖于大数的因子分解 但并没 有从理论上证明破译 RSA 的难度与大数分解难度等价 而 且密码学界多数人士倾向于因子分解不是 NP 问题 现今 人们已能分解 140 多个十进制位的大素数 这就要求使用 更长的密钥 速度更慢 另外 人们正在积极寻找攻击 RSA 的方法 如选择密文攻击 一般攻击者是将某一信息作一 下伪装 Blind 让拥有私钥的实体签署 然后 经过计算 就可得到它所想要的信息 实际上 攻击利用的都是同一 个弱点 即存在这样一个事实 乘幂保留了输入的乘法结 构 XM d Xd Md mod n 前面已经提到 这个固有的问题来自于公钥密码系统的最 有用的特征 每个人都能使用公钥 但从算法上无法解决这 一问题 主要措施有两条 一条是采用好的公钥协议 保 证工作过程中实体不对其他实体任意产生的信息解密 不 对自己一无所知的信息签名 另一条是决不对陌生人送来 的随机文档签名 签名时首先使用 One Way Hash Function 对文档作 HASH 处理 或同时使用不同的签名算法 除了利 用公共模数 人们还尝试一些利用解密指数或 n 等等 攻击 3 速度太慢 由于 RSA 的分组长度太大 为保证安全性 n 至少也要 600 bits 以上 使运算代价很高 尤其是速度 较慢 较对称密码算法慢几个数量级 且随着大数分解技 术的发展 这个长度还在增加 不利于数据格式的标准化 SET Secure Electronic Transaction 协议中要求 CA 采用 2048 比特长的密钥 其他实体使用 1024 比特的密钥 为了速度 问题 人们广泛使用单 公钥密码结合使用的方法 优缺 点互补 单钥密码加密速度快 人们用它来加密较长的文 件 然后用 RSA 来给文件密钥加密 极好的解决了单钥密 码的密钥分发问题 第三章第三章 信息认证技术信息认证技术 一 选择题 1 身份认证是安全服务中的重要一环 以下关于身份认证的 叙述不正确的是 身份认证一般不用提供双向的认证 2 数据完整性可以防止以下 数据中途被攻击者篡改或破 坏 攻击 3 数字签名要预先使用单向 Hash 函数进行处理的原因是 缩小签名密文的长度 加快数字签名和验证签名的运算速 度 4 下列运算中 MD5 没有使用到的是 幂运算 二 填空题 1 MD5 和 SHA 1 产生的散列值分别是 128 位和 160 位 2 基于哈希链的口令认证 用户登陆后将口令表中的 ID k 1 Hk 1 PW 替换为 ID K Hk PW 3 Denning Sacco 协议中使用时间戳 T 的目的是 防止重放 攻击对密钥安全性的威胁 4 Woo Lam 协议中第 6 7 步使用的随机数 N2 的作用是使 B 确认 A 已经获得正确的会话密钥 三 简答题 1 弱抗碰撞性和强抗碰撞性有什么区别 给定的消息 M 要找到另一消息 M 满足 H M H M 在计算上是不可行的 这条性质称为弱抗碰撞 性 该性质是保证无法找到一个替代报文 否则就可能破 坏使用哈希函数进行封装或者签名的各种协议的安全性 哈希函数的重要之处就是赋予 M 唯一的 指纹 对于任 意两个不同的消息 M M 它们的散列值不可能相同 这 条性质被称为强抗碰撞性 强抗碰撞性对于消息的哈希函 数安全性要求更高 这条性质保证了对生日攻击的防御能 力 2 什么是消息认证码 是指使合法的接收方能够检验消息是否真实的过程 消息 认证实际上是对消息产生的一个指纹信息 MAC 消息 认证 消息认证码是利用密钥对待认证消息产生的新数据 块 并对该数据块加密得到的 它对待保护的信息来说是 唯一的 因此可以有效地保证消息的完整性 以及实现发 送消息方的不可抵赖和不能伪造型 3 比较 MD5 和 SHA 1 的抗穷举攻击能力和运算速度 由于 MD5 与 SHA 1 均是从 MD4 发展而来 它们的结构 和强度等特性有很多相似之处 表 1 是对 MD5 与 SHA 1 的结构比较 SHA 1 与 MD5 的最大区别在于其摘要比 MD5 摘要长 32 比特 对于强行攻击 产生任何一个报文 使之摘要等于给定报文摘要的难度 MD5 是 2128 数量级 的操作 SHA 1 是 2160 数量级的操作 产生具有相同摘要 的两个报文的难度 MD5 是 264 是数量级的操作 SHA 1 是 280 数量级的操作 因而 SHA 1 对强行攻击的强度更大 但由于 SHA 1 的循环步骤比 MD5 多 80 64 且要处理的 缓存大 160 比特 128 比特 SHA 1 的运行速度比 MD5 慢 4 列出 MD5 和 SHA 1 的基本逻辑函数 MD5 基本逻辑函数 F X Y Z Z Y 乛 X Z G X Y Z X Z Y 乛 Z H X Y Z X Y Z G X Y Z Y X 乛 Z SHA 1 基本逻辑函数 f X Y Z 5 Woo Lam 协议一共 7 步 可以简化为以下五步 S1 A B Ekpb N1 IDa S2 B KDC IDb IDa Ekpk N1 S3 KDC B Eksk IDa Kpa Ekpb Eksk N1 Ks Idb S4 B A Ekpa Eksk N1 Ks IDb N2 S5 A B Eks N2 小写和数字均为角标在书写时应将其改为大写的角标 第四章第四章 计算机病毒计算机病毒 一 选择题 1 关于计算机病毒 下面说法正确的是 计算机病毒可以通 过读写磁盘和网络等方式传播 2 与文件型病毒对比 蠕虫病毒不具有的特征是 寄生性 二 填空题 1 与普通病毒不同 宏病毒不感染 EXE 文件和 COM 文件 也不需要通过引导区传播 它只感染文档文件 2 计算机病毒一般由三个基本模块组成 即引导模块 传染 模块和破坏 表现模块 三 简答题 1 简述计算机病毒的定义和基本特征 计算机病毒是一种靠修改其他程序来插入或进行自身拷贝 从而感染其他程序的一段程序 基本特征 传染性 破坏性 隐蔽性 寄生性 可触发性 2 计算机病毒分为哪几种类型 按病毒寄生方式分为 网络病毒 文件病毒 引导型病毒 混合型病毒 按传播媒介分类 单机病毒 网络病毒 按病毒破坏性分类 良性病毒 恶性病毒 按计算机连接方式分类 源码型病毒 嵌入型病毒 外壳 型病毒 译码型病毒 操作系统型病毒 按病毒攻击的操作系统分类 DOS 病毒 WINDIWS 病毒 其他系统病毒 3 简述计算机病毒的一般构成 计算机病毒一般由三个基本模块组成 即安装模块 传染 模块 破坏模块 4 计算机病毒的制作技术有哪些 采用自加密技术 特殊隐形技术 对抗计算机病毒防范系 统 反跟踪技术 5 目前使用的查杀病毒的技术有哪些 特征代码法 校验和法 行为监测法 软件模拟法 6 什么是特洛伊木马 特洛伊木马一般由那几部分组成 木马的全称是特洛伊木马 实际上是一种典型的黑客程序 他是一种基于远程控制的黑客工具 木马系统程序一般由两个部分组成 一个是服务器端程序 另一个是客户机程序 第五章第五章 网络攻击与防范技术网络攻击与防范技术 一 选择题 1 拒绝服务攻击 是使计算机疲于响应这些经过伪装的 不可到达客户的请求 从而使计算机不能响应正常的客户 请求等 达到切断正常连接的目的 2 IP 地址和端口扫描 就是要确定你的 IP 地址是否可以 到达 运行哪些操作系统 运行哪些服务器程序 是否有 后门存在 3 分布式拒绝服务 DDoS 攻击分为三层 攻击者 主控端 代理端 三者在攻击中扮演着不同的角色 4 有一种称为嗅探器 Sniffer 的软件 它是通过捕 获网络上传送的数据包来收集敏感数据 这些数据可能是 用户的账号和密码 或者是一些机密数据 5 攻击者在攻击之前的首要任务就是要明确攻击目标 这个 过程通常称为 目标探测 6 从技术上说 网络容易受到攻击的原因主要是由于网络软 件不完善和 网络协议 本身存在安全缺陷造成的 7 每当新的操作系统 服务器程序等软件发布后 黑客就会 利用 各种软件漏洞攻击程序 寻找软件漏洞 从而达 到导致计算机泄密 被非法使用 甚至崩溃等目的 8 分布式拒绝服务 攻击是指借助于客户机 服务 器技术 将多个计算机联合起来作为攻击平台 对一个或 多个目标发动 DoS 攻击 从而成倍地提高拒绝服务工具的 威力 9 包攻击 是一种破坏网络服务的技术 其根本目的 是使受害者主机或网络失去即是接受处理外界请求 或及 时回应外界请求的能力 二 简答题 1 什么是目标探测 目标探测的方法有哪些 目标探测是通过自动或人工查询的方法获得与目标网络相 关的物理和逻辑参数 方法 确定目标范围 分析目标网络路由 2 从整个信息安全角度来看 目前扫描器主要有哪几种类型 主机扫描 端口扫描 漏洞扫描 3 如何有效防止端口扫描 关闭闲置和有潜在危险的端口 利用网络防火墙软件 4 网络监听主要原理是什么 将要发送的数据包发往连接在一起的所有主机 包中 包含着应该接收数据包主机的正确地址 只有与数据包中 目标地址一致的那台主机才能接收 但是 当主机工作监 听模式下 无论数据包中的目标地址是什么 主机都将接 收 5 如何检测网络监听 如何防范网络监听 对可能存在的网络监听的检测 1 对于怀疑运行监听程序的计算机 用正确的 IP 地 址和错误的物理地址 Ping 运行监听程序的计算机都会有 响应 这是因为正常的计算机不接收错误的物理地址 处 理监听状态的计算机能接收 但如果对方的 Ipstack 不再次 反向检查的话 就会响应 2 向网上发大量不存在的物 理地址的包 由于监听程序要分析和处理大量的数据包会 占用很多的 CPU 资源 这将导致性能下降 通过比较前后 该计算机性能加以判断 这种方法难度比较大 3 使用 反监听工具如 Antisniffer 等进行检测 对网络监听的防范措施 1 从逻辑或物理上对网络分段 2 以交换式集线器代替共享式集线器 3 使用加密技术 4 划分 VLAN 6 举例说明缓冲区溢出攻击的原理 通过往程序的缓冲区写超出其长度的内容 造成缓冲区的 溢出 从而破坏程序的堆栈 使程序转而执行其它指令 以达到攻击的目的 造成缓冲区溢出的原因是程序中没有 仔细检查用户输入的参数 例如下面程序 void function char str char buffer 16 strcpy buffer str 上面的 strcpy 将直接把 str 中的内容 copy 到 buffer 中 这样只要 str 的长度大于 16 就会造成 buffer 的溢出 使程 序运行出错 存在像 strcpy 这样的问题的标准函数还有 strcat sprintf vsprintf gets scanf 等 当然 随便往缓冲区中填东西造成它溢出一般只会出现分 段错误 Segmentation fault 而不能达到攻击的目的 最 常见的手段是通过制造缓冲区溢出使程序运行一个用户 shell 再通过 shell 执行其它命令 如果该程序属于 root 且 有 suid 权限的话 攻击者就获得了一个有 root 权限的 shell 可以对系统进行任意操作了 缓冲区溢出攻击 之所以成为一种常见安全攻击手段其原因在于缓冲区溢出 漏洞太普遍了 并且易于实现 而且 缓冲区溢出成为远 程攻击的主要手段其原因在于缓冲区溢出漏洞给予了攻击 者他所想要的一切 植入并且执行攻击代码 被植入的攻 击代码以一定的权限运行有缓冲区溢出漏洞的程序 从而 得到被攻击主机的控制权 7 如何防范缓冲区溢出攻击 编写正确的代码 及时安装漏洞补丁 借助于防火墙阻止 缓冲区溢出 8 指出下列程序段存在的问题 并修改它 char str 10 char bigstr 20 while scanf 20s bigstr null bigstr 20 0 strcpy str bigstr sizeof str 存在数据溢出 因为 bigstr 数组的长度为 20 而 str 数组长 度为 10 当把 bigstr 数组复制到 str 数组时 数据溢出 10 什么是拒绝服务 DOS 攻击 什么是分布式拒绝服务 DDOS 攻击 DOS 攻击是一种既简单又有效的攻击方式 他是针对系统 的可用性发起的攻击 通过某些手段使得目标系统或者网 络不能提供正常的服务 DDOS 不仅仅是一台机器 而是多台机器合作 同时向一个 目标发起攻击 11 如何有效防范 DDoS 攻击 及早发现系统存在的漏洞 提高网络系统的安全性 经常检查系统的物理环境 禁止不必要的网络服务 充分利用防火墙等网络安全设备 加固网络的安全性 配 置好它们的安全规则 过滤掉所有可能伪造的数据包 12 什么是欺骗攻击 简述欺骗攻击的原理 欺骗攻击是利用 TCP IP 协议等本身的漏洞而进行的攻击行 为 欺骗实质上就是一种冒充他人身份通过计算机认证骗取计 算机信任的攻击方式 攻击者对认证机制的缺陷 将自己 伪装成可信任方 从而与受害者进行交流 最终窃取信息 或展开进一步的攻击 第六章第六章 防火墙技术防火墙技术 一 选择题 1 关于防火墙 以下 防火墙能阻止来自内部的威胁 说法是错误的 2 防火墙是确保网络安全的重要之一 如下各项中可以由防 火墙解决的一项网络安全问题是 从外部网伪装为内部网 3 包过滤防火墙工作在 OSI 的 网络层 4 防火墙对数据包进行状态检测时 不进行检测过滤的是 数据包中的内容 二 填空题 1 常见防火墙按采用的技术分类主要有静态包过滤防火墙 动态包过滤防火墙 和 应用代理型防火墙 2 双宿主主机 是防火墙体系的基本形态 3 应用层网关型防火墙的核心技术是代理服务器技术 三 简答题 1 什么是防火墙 古代防火墙与网络安全中的防火墙有何联 系和区别 防火墙是一种隔离设备 是一种高级访问控制设备 是置 于不同网络安全域之间的一系列部件的组合 他是不同网 络安全域之间通信流的唯一通道 能根据用户设置的安全 策略控制进出网络的访问行为 古代防火墙是人们在寓所之间砌起的一道砖墙 一旦火灾 发生 能防止火灾蔓延到别的寓所 而网络安全中的防火 墙是在网络和 Internet 之间插入一个中介系统 竖起一道安 全屏障 这道屏障的作用是阻断来自外部网络对本地网络 的威胁和入侵 提供扼守本网络的安全和审计的唯一关卡 他的作用和古时候的防火砖墙有类似之处 因此把这个屏 障叫做 防火墙 2 分析防火墙的局限性 人们认为防火墙可以保护处于它身后的网络不受外界的侵 袭和干扰 有以下不足 传统的防火墙在工作时 入侵者可以伪造数据绕过防火墙 或者找到防火墙中可能开启的后门 防火墙不能防止来自网络内部的袭击 由于防火墙性能上的限制 通常它不具备实时监控入侵行 为的能力 防火墙不能防御所有新的威胁 3 简述包过滤型防火墙的工作机制和包过滤类型 包过滤型防火墙的工作在 OSI 网络参考模型的网络层和 传输层 原理在于根据数据包头源地址 目标地址 端口 号 和协议类型确定是否允许通过 只要满足过滤条件的 数据包才被转发到响应的目的地 其余的数据包则被从数 据流丢弃 第一代静态包过滤型防火墙以及第二代动态包 过滤型防火墙 4 简述包过滤型防火墙的工作过程及特点 包过滤型防火墙工作在 OSI 网络参考模型中的网络层和传输 层 它根据数据包头源地址 目的地址 端口号和协议类 型等标志确定是否允许通过 包过滤方式的优点是不用改动客户机和主机上的应用程序 缺点是很容易受到 地址欺骗型攻击 5 简述代理防火墙的工作原理及特点 代理防火墙也叫应用层网关 Application Gateway 防 火墙 这种防火墙通过一种代理 Proxy 技术参与到一个 TCP 连接的全过程 从内部发出的数据包经过这样的防火墙 处理后 就好像是源于防火墙外部网卡一样 从而可以达 到隐藏内部网结构的作用 应用代理型防火墙是工作在 OSI 的最高层 即应用层 其特点是完全 阻隔 了网络通信流 通过对每种应用服务编 制专门的代理程序 实