网络与信息安全技术及其进展

网络与信息平安技术及其进展信息通信网络平安技术研讨会内

容

提

要信息平安理论信息平安的界定网络与信息平安涵盖范围网络与信息平安框架网络平安新技术带来的困惑攻击技术挑战网络平安网络自身平安缺陷未来网络面临的威胁网络平安前沿技术平安技术及其进展网络环境下的密码学研究网络环境下的信息对抗网络环境下的平安体系结构信息伪装与其它新理论和新方法进一步的讨论信息平安理论PartⅠ什么是信息平安国内方面——沈昌祥院士把信息平安分为实体平安运行平安数据平安管理平安教科书中定义的计算机平安包括实体平安软件平安运行平安数据平安等级保护条例计算机信息人机系统平安的目标是着力于实体平安、运行平安、信息平安和人员平安维护。平安保护的直接对象是计算机信息系统，实现平安保护的关键因素是人什么是信息平安

cont国外方面信息平安管理体系要求标准〔BS7799〕信息平安是使信息防止一系列威胁，保障商务的连续性，最大限度地减少商务的损失，最大限度地获取投资和商务的回报。涉及的是机密性、完整性、可用性。教科书信息平安就是对信息的机密性、完整性、可用性的保护。美国信息平安重点实验室信息平安涉及到信息的保密性、完整性、可用性、可控性。综合起来说，就是要保障电子信息的有效性。信息平安开展脉络通信保密阶段〔40—70’s，COMSEC〕以密码学研究为主，重在数据平安层面的研究计算机系统平安阶段〔70—80’s，INFOSEC〕开始针对信息系统的平安进行研究，重在物理平安层与运行平安层，兼顾数据平安层网络信息系统平安阶段〔>90’s，NETSEC〕开始针对信息平安体系进行研究，重在运行平安与数据平安层，兼顾内容平安层信息平安两种主要观点信息平安分层结构面向应用信息平安框架内容安全数据安全实体安全运行安全完整性可用性机密性信息平安金三角结构面向属性信息平安框架网络与信息平安涵盖范围机密性可用性物理平安保证系统至少能提供根本的效劳运行平安可控性保证系统的机密性，使得系统任何时候不被非授权人所恶意利用。可用性保障网络的正常运行，确保系统时刻能为授权人提供根本效劳。真实性数据平安保证数据的发送源头不被伪造机密性保证数据在传输、存储过程中不被获取并解析完整性保证数据在传输、存储等过程中不被非法修改抗否认性保证系统的可用性，使得发布者无法否认所发布的信息内容保证系统不以电磁等方式向外泄漏信息。内容平安数据平安运行平安物理平安网络与信息平安涵盖范围机密性可用性可控性可用性真实性机密性完整性抗否认性真实性(来源伪造)路由欺骗域名欺骗机密性(内容解析)

对传递信息进行捕获并解析完整性(进行修改)删除局部内容或附加特定内容可用性(阻断传输)阻断信息传输系统，使得被传播的内容不能送达目的地网络与信息平安涵盖范围机密性可用性可控性可用性真实性机密性完整性抗否认性真实性(来源伪造)机密性(内容解析)完整性(进行修改)可用性(阻断传输)真实性(来源伪造)真实性完整性(进行修改)完整性

这些层面具有相同的性质，都可以归并为真实性。其中，完整性是真实性的子集，是表示内容因未被修改而是真实的网络与信息平安涵盖范围机密性可用性可控性可用性真实性机密性完整性抗否认性真实性(来源伪造)机密性(内容解析)完整性(进行修改)可用性(阻断传输)真实性(完整性)保证信息是真实可信的其发布者不被冒充，来源不被伪造，内容不被篡改。主要防范技术是校验与认证技术机密性可用性可控性可用性真实性机密性完整性抗否认性真实性(来源伪造)机密性(内容解析)完整性(进行修改)可用性(阻断传输)网络与信息平安涵盖范围真实性(完整性)机密性(内容解析)机密性可控性机密性这些层面都反映出机密性特性其中可控性是机密性的子集，是表示为保护机密性而进行访问控制机密性可用性可控性可用性真实性机密性完整性抗否认性真实性(来源伪造)机密性(内容解析)完整性(进行修改)可用性(阻断传输)网络与信息平安涵盖范围真实性(完整性)机密性保证信息与信息系统不被非授权者所获取和使用。主要防范技术是密码技术网络与信息平安涵盖范围机密性可用性可控性可用性真实性机密性完整性抗否认性真实性(来源伪造)机密性(内容解析)完整性(进行修改)可用性(阻断传输)真实性(完整性)机密性可用性(阻断传输)抗否认性可用性可用性这些层面都反映出可用性属性。其中抗否认性可看作是可用性的子集，是为了保证系统确实能够遵守游戏规那么不被恶意使用所反映的可用性的属性网络与信息平安涵盖范围机密性可用性可控性可用性真实性机密性完整性抗否认性真实性(来源伪造)机密性(内容解析)完整性(进行修改)可用性(阻断传输)真实性(完整性)机密性可用性保证信息与信息系统可被授权人员正常使用。主要防护措施是确保信息与信息系统处于一个可信的环境之下网络与信息平安涵盖范围机密性可用性可控性可用性真实性机密性完整性抗否认性真实性(来源伪造)机密性(内容解析)完整性(进行修改)可用性(阻断传输)真实性(完整性)机密性可用性信息安全金三角

机密性

真实性

可用性

(完整性)网络与信息平安框架属性层次

机密性真实性可用性物理安全防泄漏——抗恶劣环境数据安全抗非授权访问——正常提供服务运行安全防解析发布/路由内容真实抗否认内容安全信息解析路由/内容欺骗信息阻断信息平安的界定结论——是指在信息系统的物理层、运行层，以及对信息自身的保护〔数据层〕及攻击〔内容层〕的层面上，所反映出的对信息自身与信息系统在可用性、机密性与真实性方面的保护与攻击的技术随着信息技术的开展与应用，信息平安的内涵在不断的延伸，从最初的信息保密性开展到信息的完整性、可用性，进而又开展为——攻(击)、防(范)、(检)测、控(制)、管(理)、评(估)等多方面的根底理论和实施技术现代信息系统中的信息平安，核心问题是密码理论及其应用，其根底是可信信息系统的构作与评估网络安全PartⅡ从务虚的角度看——未来网络演变的假定从总体角度来看，近期平安技术不会有根本性改变

TCP/IP协议不会发生根本变化遍布世界的巨型资产不会轻易退出历史舞台带宽的提高仅是量的变化，并不会带来技术层面上质的变化无线网的出现那么说明接入方式的变化，等效于以太网时期的播送效应，也不会带来平安方面的本质问题防范对象仍为资源的恶意消耗与业务的盗用新技术带来的困惑在新技术出现后，期待着新的平安技术的突破IPv6为网络平安的保护带来了灾难性的影响IPv6的倡导者将着重点放在了保护数据平安之上，将网络平安问题交付给终端用户IPv6无法解决一些目前存在的网络平安问题无法完全解决目前广泛存在的DoS攻击，更无法有效的防止DoS攻击无法有效防止针对协议本身的攻击，如SYNflood攻击无法解决口令攻击，也无法防止利用缓冲区溢出进行的攻击。新技术带来的困惑

cont.在新技术出现后，期待着新平安技术的突破:续Peer-to-Peer对等网络并将成为主流，并与Grid共存Scale-free型结构带来危险，分散均衡将是潮流【注】Scale-free架构特性是:大多数的节点只与其它一两个节点相连结,但有少数节点却被大量的连结,即非同质性(inhomogenous).现行的网际网络,空中交通,WWW即属于这类架构三网融合〔NGN，指传统电信网、计算机网〔即因特网〕和有线电视网〕势在必行能够建立不同于IP网的新的体系吗？(信令与数据独立)网络呼唤着保障体系，需要综合集成处理体系，从整体角度来相互印证是未来的主流全球化是当今世界主题，互联网的自主接入，构成一个复杂巨系统，孤立的技术发挥的作用有限实际网络平安状况美国历年被攻击的情况引自ComputerEmergenceResponseTeam,CERT1995

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2002世界出现漏洞情况

2003上半年漏洞趋势

Symantec公司发现了1432个新漏洞，比去年同期增加了12%，其中：中、高级威胁度的漏洞是最常见的，且更易于被利用发动攻击攻击者着重针对较新的漏洞发起攻击整型错误漏洞〔由于无法正确处理数据类型为整型的变量而导致的一种程序缺陷〕和定时分析和旁道漏洞数目突然增加微软InternetExplorer、IIS发现了几个新漏洞2003

上半年互联网平安威胁整体攻击趋势全球80%的攻击事件是来自排前10位的攻击来源地平均每个企业每周大概遭到38次恶意攻击对非公共效劳的威胁增加利用家庭和企业内部网络的常用网络效劳，使得潜在受害者的数量大大增加恶意代码趋势〔补丁程序〕将病毒、蠕虫、特洛伊木马和恶意代码的特征与效劳器和互联网漏洞结合起来，以便发起、传播和扩散攻击的混合威胁数量上升了20％Windows32恶意代码的复杂程度增加；Linux系统可能成为未来攻击的目标(zoo的几种复杂变种值得关注)窃取机密数据的行为有所增加新的感染媒介中出现了即时消息和P2P病毒Win32.Blaster等蠕虫正在世界各地迅速蔓延攻击技巧对

入侵技术知识攻击技术挑战网络平安黑客工具的自动化程度及速度在不断提高攻击工具的攻击能力与复杂程度在不断提高平安漏洞的暴露速度在不断加快防火墙被渗透的时机不断增加不对称的威胁程度在不断增加针对根底设施的攻击带来的威胁不断增加拒绝效劳攻击蠕虫域名攻击路由攻击网络自身平安缺陷协议本身会泄漏口令连接可成为被盗用的目标效劳器本身需要读写特权基于地址密码保密措施不强某些协议经常运行一些无关的程序业务内部可能隐藏着一些错误的信息有些业务本身尚未完善，难于区分出错原因有些业务设置复杂，很难完善地设立使用CGI〔CommonGatewayInterface〕的业务未来网络面临的威胁超级蠕虫病毒的大规模扩散理论上在数分钟之内可感染近千万台机器。多态性、混合型、独立性、学习能力、针对P2P应用系统面临威胁电力、工厂、交通、医院……利用程序自动更新存在的缺陷网络程序〔如杀毒软件〕的共性，带来极度危险针对路由或DNS的攻击同时发生计算机网络攻击和恐怖袭击网络平安防护模型PPDRR网络平安策略防护恢复检测响应平安策略前沿技术风险分析与平安评估如何评估系统处于用户自主、系统审计、平安标记、结构化、访问验证等五个保护级的哪一级？漏洞扫描技术基于关联的弱点分析技术基于用户权限提升的风险等级量化技术网络拓扑结构的发现，尤其是PeertoPeer网络拓扑结构的发现拓扑结构综合探测技术〔发现黑洞的存在〕基于P2P的拓扑结构发现技术〔解决局域网一类的问题〕系统防护前沿技术病毒防护，侧重于网络制导、移动终端防护病毒将始终伴随着信息系统而存在。随着移动终端的能力增强，病毒必将伴随而生隔离技术基于协议的平安岛技术协议的变换与解析单向路径技术确保没有直通路径拒绝效劳攻击的防护DoS是个致命的问题，需要有解决方法访问控制技术家庭网络终端(电器)、移动终端的绝对平安多态访问控制技术入侵检测前沿技术基于IPv6的入侵检测系统侧重于行为检测向操作系统、应用系统中进行封装分布式入侵检测入侵检测信息交换协议IDS的自适应信息交换与防攻击技术特洛伊木马检测技术守护进程存在状态的审计守护进程激活条件的审计预警技术基于数据流的大规模异常入侵检测应急响应前沿技术快速判定、事件隔离、证据保全紧急传感器的布放，传感器高存活，网络定位企业网内部的应急处理企业网比外部网更脆弱，强化内部审计蜜罐技术〔honeypot〕蜜罐是指目的在于吸引攻击者、然后记录下一举一动的计算机系统，优点是大大减少了要分析的数据漏洞再现及状态模拟应答技术沙盒技术，诱捕攻击行为僚机技术动态身份替换，攻击的截击技术被攻系统躲避技术，异常负载的转配灾难恢复前沿技术基于structure-free的备份技术构建综合备份中心IBC〔InternetBackupCenter〕远程存储技术数据库体外循环备份技术容侵〔intrusion-tolerant〕技术受到入侵时甩掉被攻击局部防故障污染生存〔容忍〕技术可降级运行，可维持最小运行体系平安技术及其进展PartⅢ网络环境下的密码学研究网络环境下的信息对抗网络环境下的平安体系结构信息伪装与其它新理论和新方法网络环境下的密码学研究

密码是保证网络信息平安的重要手段，是信息平安技术的核心。网络环境向信息平安提出了许多新的挑战首先，网络计算为密码分析提供了强有力工具，因此需要重点研究——高强度的密码理论高速的加解密算法并行密码攻击算法等根底理论的研究其次，网络环境下的多用户特征也需要对——群体签名多方加密算法多方协议等问题进行研究最后，还要对我国民用密码算法标准所涉及的根底理论重点进行研究网络环境下的信息对抗信息对抗是当代全球开放网络中的普遍现象，是未来信息战的主要内容网络中的信息截获与反截获、破译与反破译、入侵与反入侵等都是信息对抗的研究问题大量的平安事件和研究成果揭示：系统中存在许多设计缺陷，存在情报机构有意埋伏平安陷阱的可能主动攻击〔包括各种侦听、病毒制造与释放等〕和被动防御〔包括审计、追踪、防病毒等〕是网络环境下信息对抗有效手段。最引人瞩目的是网络攻击，另一个比较热门的问题是入侵检测与防范系统的可靠性、健壮性、抗攻击性和网络平安的智能化是信息对抗中取胜的保证由于信息系统平安的独特性，人们已将其用于军事对抗领域。计算机病毒和网络黑客攻击技术必将成为新一代的军事武器。信息对抗技术的开展将会改变以往的竞争形式，包括战争。网络环境下平安体系结构网络环境下的平安体系结构研究是保证信息平安的关键,包括平安体系模型的建立及其形式化描述与分析〔美国封锁〕计算机平安操作系统各种平安协议平安机制〔数字签名，信息认证，数据加密等〕符合这些模型、策略和准那么的平安系统〔如平安数据库系统〕其中任何一个平安漏洞便可以威胁全局平安网络平安效劳至少应该包括——支持信息网络平安效劳的根本理论基于新一代信息网络体系结构的网络平安效劳体系结构信息伪装与其它新理论信息隐藏是网络环境下把机密信息隐藏在大量信息中不让对方觉察的一种方法，如图象叠加、数字水印、潜信道、隐匿协议等的研究已经引起人们的重视它将在未来网络中，用于保护信息免于破坏量子密码理论与技术〔源于共轭编码〕取得了令人惊异的进步，已先后在自由空间和商用光纤中完成了单光子密钥交换协议，量子密码实现方案〔有许多问题还有待于研究〕基于单光子量子信道中测不准原理的基于量子相关信道中Bell原理的基于两个非正交量子态性质的信