人工智能通识教程课件 项目4 人工智能安全保障-信息安全信息安全

信息工程学院人工智能安全保障——信息安全项目4项目导入在数字化与人工智能高速发展的今天，信息既是智能应用的核心“燃料”，也如空气般弥漫在生活角落。从个人隐私数据支撑AI推荐算法，到企业商业机密驱动智能决策，再到国家战略信息赋能AI安防系统，信息价值与重要性随人工智能技术迭代愈发凸显。然而，人工智能在提升信息处理效率的同时，也让信息安全问题更趋复杂。AI技术可能被黑客用于自动化攻击，如通过智能算法破解密码、生成钓鱼邮件；海量数据采集训练AI模型时，若防护不当，个人身份、财务数据、社交账号等易成为泄露目标。CONTENT目录1信息安全基础知识3信息安全应用2信息安全防御技术信息安全基础知识任务4.1任务4.1信息安全基础知识学习目标了解信息安全的概念和影响因素。了解信息安全面临的主要威胁。了解信息安全策略。了解信息安全等级保护的基本知识。了解使用计算机和网络应遵守的道德规范。了解国家对知识产权和软件使用的要求，以及信息安全的相关法律法规。任务4.1信息安全基础知识1.什么是信息安全？信息安全是指为保护信息及信息系统免受未经授权的访问、使用、披露、破坏、修改、干扰或销毁，而采取的一系列技术、管理和法律措施的总和。技术层面包括密码学、访问控制、防火墙、入侵检测和漏洞扫描等，以保障信息的保密性、完整性和可用性。管理层面则涉及制定安全策略、培训人员、提升安全意识和实施审计监控。法律层面通过《网络安全法》等法律法规，规定了信息安全的责任、义务和对违法行为的惩处，以保护信息安全权益。任务4.1信息安全基础知识2.影响信息安全的因素（1）技术因素：软件漏洞：操作系统和应用软件可能存在的安全漏洞，可能被黑客用来非法访问或攻击系统，或植入恶意代码。这些漏洞往往源于开发过程中的设计缺陷或代码审查不严。硬件故障：硬件如存储设备或网络设备的损坏可能导致数据丢失或传输中断。此外，硬件设备也可能被篡改或植入恶意硬件，例如恶意芯片，从而威胁信息安全。网络攻击：黑客通过各种网络手段进行攻击，例如网络钓鱼，通过欺骗性的邮件或信息诱使用户泄露敏感信息如用户名、密码或银行卡号等。任务4.1信息安全基础知识2.影响信息安全的因素（2）人为因素：内部人员风险：员工可能因疏忽、恶意或被收买而泄露敏感信息或滥用权限。用户安全意识不足：用户可能设置简单密码、多平台使用相同密码，或随意点击不明链接、下载未知软件，增加安全风险。任务4.1信息安全基础知识2.影响信息安全的因素（3）管理因素：安全策略不完善。缺乏或执行不力的安全策略会使信息安全难以保障。安全培训不足。员工和管理层若未接受充分的安全培训，会增加安全风险。应急响应机制不健全。没有有效的应急响应机制会在安全事件发生时导致更大损失。任务4.1信息安全基础知识2.影响信息安全的因素（4）环境因素：自然灾害。如地震、洪水等可能破坏信息系统，导致数据丢失或服务中断。为保护关键信息，应实施灾备措施，比如在不同地点备份数据。社会工程学攻击。攻击者利用人的心理弱点，如冒充领导骗取信息或放置恶意USB诱导用户使用。任务4.1信息安全基础知识3.信息安全的目标（1）保密性确保信息仅被授权的用户访问和知悉，即敏感信息不能被未授权的个人、实体或进程获取。（2）完整性保证信息在存储、传输和处理过程中不被篡改、破坏或丢失。信息的完整性对于确保其可靠性和可用性至关重要。（3）可用性确保授权用户能够及时、可靠地访问信息和信息系统。信息和信息系统的可用性是保证业务连续性和用户正常工作的基础。任务4.1信息安全基础知识3.信息安全的目标进不来：确保只有授权的人能访问敏感信息。拿不走：用加密保护数据，防止未授权者获取。看不懂：即使数据被盗，未授权者也看不懂内容。改不了：用数字签名和哈希确保数据不被篡改。跑不掉：通过日志和监控追踪安全事件，快速应对。任务4.1信息安全基础知识4.信息安全策略（1）访问控制策略用户身份认证结合密码、指纹、令牌等多种认证方式，提高用户身份验证的安全性。权限管理根据用户在组织中的角色分配相应的权限，并且只被授予完成其工作所需的最小权限，避免权限滥用。任务4.1信息安全基础知识4.信息安全策略（2）数据保护策略数据加密加密敏感数据，保护存储和传输中的信息，防止泄露。加密整个磁盘，确保所有数据安全。数据备份与恢复定期备份重要数据，本地和异地结合，以防丢失。制定数据恢复计划，以便在数据丢失或损坏时迅速恢复。任务4.1信息安全基础知识4.信息安全策略（3）网络安全策略防火墙与入侵检测系统部署防火墙，阻止未经授权的网络访问；安装入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS），实时监测并阻止网络攻击。网络隔离将内部网络分成不同安全区域，如办公、生产和测试网络。对外网连接实施严格措施，如使用代理和VPN。任务4.1信息安全基础知识4.信息安全策略（4）员工培训与意识提升策略安全培训定期为员工提供信息安全培训，包括安全政策、最佳实践和最新的安全威胁等方面的内容；根据岗位需求定制培训内容，如财务防诈骗、技术安全配置。安全意识宣传。通过海报、邮件、内部通讯等方式，持续宣传信息安全的重要性，提高员工的安全意识。任务4.1信息安全基础知识4.信息安全策略（5）应急响应策略事件监测与预警建立实时监测系统，及时发现安全事件；制定事件预警机制，明确不同级别的安全事件及其响应措施。事件响应与恢复制定详细的应急响应计划，明确在发生安全事件时的各个步骤和责任分工；进行事件后的总结和评估，改进安全策略和应急响应流程。任务4.1信息安全基础知识5.信息安全等级保护信息安全等级保护是对不同重要性的信息和系统进行分级保护，确保它们的安全。对使用的安全产品按等级管理。对信息安全事件按等级响应和处理。信息系统的安全保护等级分为五级，从第一级到第五级，安全保护能力逐步增强。信息安全防御技术任务4.2任务4.2信息安全防御技术学习目标了解信息加密技术的基本知识。了解认证技术的基本知识。了解访问控制技术的基本知识。了解防火墙技术的基本知识。了解入侵检测技术的基本知识。了解云安全技术的基本知识。了解系统容灾技术的基本知识。任务4.2信息安全防御技术1.加密技术的基本概念加密技术是一种主动的信息安全防范措施。其核心在于通过特定的算法和密钥，将原本可以理解的明文（如文本、图像、音频等数据）转换成无意义的密文，以防止未经授权的访问和窃取，从而确保数据的机密性和安全性。任务4.2信息安全防御技术1.加密技术（1）加密和解密加密和解密是信息安全领域的两个核心概念，它们通过特定的算法和密钥来实现对数据的保护和解码。加密和解密过程共同组成了加密系统。①加密是将明文（原始数据）转换为密文（不可读的数据）的过程。这个过程需要使用加密算法和一个或多个密钥。加密的目的是确保数据在传输或存储过程中不被未经授权的第三方读取或理解。②解密是加密的逆过程，即将密文还原为明文的过程。解密也需要使用相应的解密算法和密钥。解密的目的是让合法用户能够读取和理解加密后的数据。任务4.2信息安全防御技术1.加密技术（2）对称密钥密码体制和非对称密钥密码体制根据加密和解密过程是否使用相同的密钥，加密技术主要分为两大类：①对称加密技术：也称为私钥加密或单密钥加密。在这种加密方式中，加密和解密使用相同的密钥。特点：算法简单、加密解密速度快，但密钥的管理和分发较为困难。任务4.2信息安全防御技术1.加密技术（2）对称密钥密码体制和非对称密钥密码体制②非对称加密技术：也称为公钥加密或双密钥加密。在这种加密方式中，加密和解密使用不同的密钥，分别称为公钥和私钥。公钥可以公开，用于加密数据；私钥则必须保密，用于解密数据。特点：安全性高，但加密解密速度相对较慢。任务4.2信息安全防御技术2.认证技术的基本概念认证技术是一种用于确认实体（如人、设备、系统等）身份和确保信息真实性、完整性和可靠性的技术手段。任务4.2信息安全防御技术2.认证技术（1）认证的对象和目的：1）实体身份认证①对人而言，比如在登录各种网络平台、电子银行系统时，需要通过用户名和密码、指纹识别、面部识别等方式来确认用户的真实身份，防止非法用户的入侵和欺诈行为。②对于设备来说，在物联网环境中，不同的设备需要进行认证，以确保它们是合法的、可信任的设备，能够安全地接入网络并进行通信和数据交换。任务4.2信息安全防御技术2.认证技术（1）认证的对象和目的：2）信息认证①确保信息在传输和存储过程中的真实性，即验证信息确实是由声称的发送者发出的，而不是被伪造或篡改的。②保证信息的完整性，即确认信息在传输过程中没有被篡改或损坏。可以通过数字签名、消息认证码等技术手段来实现信息完整性的认证。③确保信息的可靠性，例如在工业控制系统中，传感器采集的数据需要经过认证，确保数据的可靠性，以便控制系统能够做出正确的决策。任务4.2信息安全防御技术2.认证技术（2）常见的认证技术1）用户名和密码认证这是最常见的认证方式之一。用户输入预先设定的用户名和密码，系统通过比对存储的用户名和密码信息来确认用户的身份。这种方式简单易用，但安全性相对较低，容易受到密码猜测、字典攻击等威胁。为了提高安全性，可以采用复杂的密码策略，如要求密码包含字母、数字、特殊字符，定期更换密码等。任务4.2信息安全防御技术2.认证技术（2）常见的认证技术2）生物特征认证利用人的生物特征进行身份认证，具有唯一性和稳定性。常见的生物特征认证方式有指纹识别、面部识别、虹膜识别、语音识别等。生物特征认证具有较高的安全性和便捷性，但也存在一些问题，如生物特征信息的采集和存储可能会涉及隐私问题，生物特征识别系统的准确性可能会受到环境因素的影响。任务4.2信息安全防御技术2.认证技术（2）常见的认证技术：3）数字证书认证数字证书是一种由权威机构颁发的电子文件，用于证明实体的身份和公钥的合法性。在网络通信中，数字证书可以用于实现身份认证、数据加密和数字签名等功能。例如，在电子商务交易中，网站服务器通常会使用数字证书来证明自己的身份，用户可以通过验证数字证书的合法性来确认网站的真实性，防止钓鱼网站的欺诈行为。任务4.2信息安全防御技术2.认证技术（2）常见的认证技术：4）多因素认证结合两种或两种以上的认证方式，提高认证的安全性。例如，在银行的网上银行系统中，用户可能需要同时输入用户名和密码、使用动态口令令牌、进行指纹识别等多种方式进行身份认证。多因素认证可以有效地防止单一认证方式被破解的风险，提高系统的安全性。任务4.2信息安全防御技术3.访问控制技术访问控制技术是一种确保信息系统资源安全的重要手段，主要用于限制对系统资源的访问，以防止未经授权的使用、篡改或破坏。任务4.2信息安全防御技术3.访问控制技术（1）访问控制的主要方法1）身份认证。确认用户的身份是访问控制的基础。常见的身份认证方式有用户名和密码、指纹识别、面部识别、数字证书等。2）授权。在身份认证的基础上，确定用户对特定资源的访问权限。授权可以基于用户的角色、职位、任务等因素进行分配。3）访问控制策略。定义如何根据用户的身份和授权来控制对资源的访问。常见的访问控制策略有自主访问控制（DAC）、强制访问控制（MAC）和基于角色的访问控制（RBAC）。任务4.2信息安全防御技术3.访问控制技术常见的访问控制策略自主访问控制允许资源的所有者自主决定谁可以访问该资源。强制访问控制根据系统的安全级别和用户的安全级别来决定访问权限。基于角色的访问控制根据用户在组织中的角色来分配访问权限。任务4.2信息安全防御技术3.访问控制技术（2）访问控制技术的应用场景访问控制技术是信息安全领域的重要组成部分，它通过身份认证、授权和访问控制策略等手段，确保信息系统资源的安全，保护用户的隐私和企业的利益。任务4.2信息安全防御技术4.防火墙技术防火墙技术是一种网络安全技术，通常位于内部网络和外部网络之间，对进出网络的流量进行检查和控制。主要用于保护计算机网络免受未经授权的访问和攻击。它就像一道坚固的城墙，守护着网络的边界，确保内部网络的安全。任务4.2信息安全防御技术4.防火墙技术（1）防火墙的类型防火墙分为软件防火墙、硬件防火墙、云防火墙三类任务4.2信息安全防御技术4.防火墙技术（2）防火墙的作用：1）防止外部攻击防火墙可以阻止来自外部网络的恶意攻击，如黑客攻击、病毒感染、蠕虫传播等。它可以过滤掉不安全的数据包，保护内部网络的安全。2）控制内部访问防火墙可以控制内部网络用户对外部网络的访问。企业可以通过设置防火墙规则，限制员工访问特定的网站或应用程序，提高员工的工作效率，同时保护企业的网络安全。3）实现网络隔离防火墙可以将内部网络划分为不同的安全区域，实现网络隔离。不同安全区域之间的访问可以通过防火墙进行控制，提高网络的安全性。任务4.2信息安全防御技术5.入侵检测入侵检测系统（IntrusionDetectionSystem，IDS）是一种用于监测计算机网络或系统中是否存在恶意活动或违规行为的安全设备或软件。它就像一个警惕的网络卫士，时刻守护着网络的安全。任务4.2信息安全防御技术5.入侵检测（1）入侵检测系统的类型1）基于网络的入侵检测系统（NIDS）NIDS主要监测网络流量，分析数据包以检测潜在的攻击行为。它通常部署在网络的关键位置，如防火墙后面或网络边界处。优点：能够检测到来自外部网络的攻击，对整个网络进行监测，不依赖于特定的操作系统。缺点：可能会产生误报，对加密流量的检测能力有限。任务4.2信息安全防御技术5.入侵检测（1）入侵检测系统的类型：2）基于主机的入侵检测系统（HIDS）HIDS安装在单个主机上，监测主机的系统活动和日志文件，以检测针对该主机的攻击行为。优点：能够检测到针对特定主机的攻击，对主机的资源使用情况有更深入的了解。缺点：只能保护单个主机，需要在每个主机上安装和维护。3）混合型入侵检测系统结合了NIDS和HIDS的优点，同时监测网络流量和主机活动，提供更全面的安全保护。任务4.2信息安全防御技术5.入侵检测（2）入侵检测系统的作用及时发现攻击IDS能够在攻击发生的早期阶段检测到潜在的安全威胁，为管理员提供足够的时间采取应对措施，减少攻击造成的损失。监测内部违规行为IDS不仅可以检测外部攻击，还可以监测内部用户的违规行为，如滥用权限、数据窃取等。提供安全审计功能IDS可以记录检测到的攻击事件和异常活动，为安全审计提供重要的依据。管理员可以通过分析IDS的日志文件，了解网络的安全状况，发现潜在的安全漏洞，并采取相应的改进措施。任务4.2信息安全防御技术7.系统容灾（1）数据备份与恢复定期对重要数据进行全量、增量或差异备份，根据数据重要性和恢复需求选择方法。将备份数据存放在不同地点，以防一个地方的灾难导致数据全失。建立高效数据恢复机制，以便灾难后迅速恢复数据。（2）冗余设计①硬件冗余：包括冗余电源、冗余硬盘、冗余网络设备等。例如，服务器有多个电源，一个故障时其他可以接替。②软件冗余：采用集群技术、负载均衡技术等，将业务分布在多个节点上。故障时其他节点能继续服务。（3）异地容灾：在不同地点设立备份中心，与主数据中心同步数据，以便在灾难时切换，保证业务连续。（4）灾难恢复计划制定详细的灾难恢复计划，定期进行演练和更新，以确保其有效性。（5）持续数据保护（CDP）CDP技术可以实时监控和记录数据的变化，实现任意时间点的数据恢复。它能够在数据发生损坏或丢失时，快速恢复到最近的可用状态，减少数据丢失的风险。通常用日志和快照技术实现。信息安全应用任务4.3任务4.3信息安全应用学习目标掌握利用系统安全中心配置防火墙的方法。了解计算机病毒的概念和特点。掌握利用系统安全中心配置病毒防护的方法。了解网络黑客的概念、黑客攻击方式和防范办法。掌握常用的第三方信息安全工具（360安全卫士）的使用方法，并能解决常见的安全问题。任务4.3信息安全应用1.配置防火墙1）打开计算机系统的“控制面板”，点击“WindowsDefender防火墙”项，如图所示。Windows系统安全中心是Windows操作系统的一个安全综合控制面板，具有多种功能来保护系统安全。通过在Windows系统安全中心配置防火墙，可以较好地实现对计算机系统的信息安全防护。任务4.3信息安全应用1.配置防火墙2）在弹出的“WindowsDefender防火墙”窗口中，点击左侧的“启用或关闭WindowsDefender防火墙”项，如图所示。任务4.3信息安全应用1.配置防火墙3）在继续弹出的“自定义设置”窗口中，系统默认防火墙为开启状态，根据需要进行相应设置，如图所示。任务4.3信息安全应用1.配置防火墙4）单击“确定”按钮后，将返回“WindowsDefender防火墙”窗口。5）如果要恢复系统默认的防火墙设置，可以单击左侧的“还原默认值”项，如图所示。任务4.3信息安全应用1.配置防火墙6）在弹出的“还原默认值”窗口中，单击“还原默认值”按钮，如图所示，在弹出的确认框中单击“是”。任务4.3信息安全应用1.配置防火墙7）在“WindowsDefender防火墙”窗口中，单击“高级设置”项，将弹出“高级安全WindowsDefender防火墙”窗口，如图所示，在此可以设置系统的入站规则、出站规则、连接安全规则以及监视选项。任务4.3信息安全应用2.计算机病毒系统性能下降病毒在计算机系统中运行时，会占用大量的系统资源，导致计算机运行速度变慢、卡顿，甚至死机。严重影响用户的工作效率和使用体验。网络堵塞一些病毒会在网络中大量传播，占用网络带宽，导致网络堵塞。影响整个网络的正常运行，使其他用户无法正常访问网络资源。隐私泄露某些病毒专门窃取用户的个人信息。被用于非法目的，如诈骗、盗窃等，给用户带来严重的财产损失和隐私泄露风险。数据破坏病毒会删除、篡改或损坏计算机中的重要数据。意味着珍贵的回忆或重要的工作成果丢失；严重将导致的经济损失和业务中断。任务4.3信息安全应用5.计算机病毒的传播途径（1）网络传播1）通过电子邮件：当用户打开带有病毒的电子邮件附件或点击恶意链接时，病毒就可能感染计算机。2）网络下载：从不可信的网站下载软件、音乐、视频等文件时，可能会下载到被病毒感染的文件。3）网络共享：在局域网中，如果一台计算机被病毒感染，病毒可能会通过共享文件夹、网络打印机等途径传播到其他计算机。任务4.3信息安全应用5.计算机病毒的传播途径（2）存储设备传播1）移动硬盘、U盘等可移动存储设备是常见的病毒传播媒介。当用户将带有病毒的存储设备插入计算机时，病毒可能自动运行并感染计算机。2）光盘：一些盗版光盘可能携带病毒。当用户将光盘插入计算机读取数据时，病毒可能被激活并传播。任务4.3信息安全应用5.配置杀毒软件1）单击Windows桌面的“开始”按钮，在“开始”菜单中选择“设置”命令，进入“Windows设置”界面，如图所示，单击“更新和安全”项。任务4.3信息安全应用5.配置杀毒软件2）在“Windows更新”窗口，如图所示，单击“Windows安全中心”项。任务4.3信息安全应用5.配置杀毒软件3）在此查看和管理设备安全性和运行状况，如图所示，点击“病毒和威胁防护”项。任务4.3信息安全应用5.配置杀毒软件4）在打开的“病毒和威胁防护”窗口，单击“打开应用”，如图所示。如果已经安装第三方保护软件，系统将打开第三方软件进行实时保护。5）单击“保护更新”项，将对病毒和威胁防护进行更新，以保障获取最新的安全情报。任务4.3信息安全应用6.网络黑客的定义和类型网络黑客（Hacker）通常指那些具备高超计算机技术，能够未经授权地访问、操纵计算机系统或网络的人。黑客可以分为以下几种类型：（1）白帽黑客也被称为“道德黑客”或“正义黑客”，他们利用自己的技术能力来检测和修复计算机系统和网络的安全漏洞，以保护系统和用户的安全。白帽黑客通常受雇于企业、政府机构或安全公司，他们的工作是帮助客户发现和解决安全问题，提高系统的安全性。他们的行为是合法的，并且遵循道德和法律规范。任务4.3信息安全应用6.网络黑客的定义和类型（2）黑帽黑客也被称为“恶意黑客”，他们利用自己的技术能力进行非法的活动，如窃取个人信息、商业机密、破坏计算机系统等，以获取经济利益或满足个人目的。黑帽黑客的行为是非法的，他们通常是为了个人利益而进行攻击，或者受雇于犯罪组织。他们的行为可能会对个人、企业和社会造成严重的危害。任务4.3信息安全应用6.网络黑客的定义和类型（3）灰帽黑客处于白帽黑客和黑帽黑客之间的一种黑客类型。他们通常不会进行恶意攻击，但也不完全遵守法律和道德规范。他们利用自己的技术能力发现安全漏洞，但不会将这些漏洞报告给相关机构或企业，而是将其公开披露，以引起公众的关注。灰帽黑客的行为目的比较复杂，可能是为了引起公众对安全问题的关注，也可能是为了展示自己的技术能力。他们的行为会对企业和社会造成一定的影响，但通常不会像黑帽黑客那样造成严重的危害。任务4.3信息安全应用6.网络黑客的定义和类型（4）脚本小子指那些没有真正的黑客技术能力，只是使用别人编写的现成工具和脚本进行攻击的人。他们通常对计算机技术了解有限，只是通过简单的操作来进行攻击。脚本小子的行为目的通常是为了满足自己的好奇心或者炫耀自己的能力。他们的攻击行为通常比较简单，容易被发现和防范。任务4.3信息安全应用8.防范网络黑客的措施（1）加强密码管理①使用强密码，包含大小写字母、数字和特殊字符，长度不少于8位。②避免在多个账户使用相同的密码，防止一旦一个账户被攻破，其他账户也面临风险。可以使用密码管理器来帮助生成和存储不同的复杂密码。③定期更换密码，比如每三个月更换一次，降低密码被长期破解的可能性。任务4.3信息安全应用8.防范网络黑客的措施（2）谨慎对待网络链接和附件①不要轻易点击来自不明来源的电子邮件、短信或社交媒体消息中的链接。这些链接可能会引导你到恶意网站，下载恶意软件或窃取你的个人信息。②对于不明来源的附件，尤其是可执行文件（.exe、.bat等），不要随意下载和打开。这些附件可能包含病毒、木马等恶意程序。任务4.3信息安全应用8.防范网络黑客的措施（3）保持软件更新①及时更新操作系统、浏览器、杀毒软件等常用软件。软件开发商会不断发布更新来修复安全漏洞，不及时更新可能使你的设备容易受到攻击。②开启自动更新功能，以便在有新的更新时能够及时安装，减少被黑客利用已知漏洞攻击的风险。任务4.3信息安全应用8.防范网络黑客的措施（4）使用安全的网络连接①避免使用公共无线网络进行敏感操作，如网上银行、购物等。公共无线网络通常安全性较低，黑客容易拦截你的通信数据。②如果必须使用公共Wi-F