《网络安全与管理（第2版）》全套教学课件

《网络安全与管理》第1章绪论

第1章绪论第2章密码学基础第3章认证及密钥管理第4章网络安全防护技术第5章网络安全应用第6章恶意代码防范第7章网络渗透测试第8章网络安全管理全套可编辑PPT课件网络为什么不安全呢？何谓网络安全？如何保障网络安全?作为一门新兴学科，这些都是需要从理论和实践上回答的基本问题。本章通过讨论与网络安全相关的一些基本理论，包括网络安全体系、安全模型和安全策略以及网络协议分析方法等，以期阐释网络安全的基本内涵、所要涉及的网络安全关键技术，并能够认识到：网络空间不是法外之地，维护网络安全，需要法律法规与标准的有力支撑。引言妙用兵法凡用兵之法，驰车千驷，革车千乘，带甲十万，千里馈粮，则内外之费，宾客之用，胶漆之材，车甲之奉，日费千金，然后十万之师举矣。——《孙子兵法》（作战篇）1.1网络安全的概念1.2网络安全体系1.3网络安全威胁1.4网络安全法律法规与标准本章小结小测验第1章绪论掌握网络安全的定义；理解网络安全体系、安全模型和安全策略的内涵；熟悉网络安全法律法规与标准。第1章绪论网络安全的定义，网络安全属性；网络安全体系及安全策略；网络协议安全性分析软件的安装与使用。学习目标关键知识点网络安全已经成为关系国计民生的大事，引起了全社会的高度重视。网络安全作为一门新兴的边缘交叉性学科，主要研究网络的安全理论、安全技术、安全应用和安全管理问题。网络安全涉及通信技术、计算机科学与技术、网络工程、信息论、数论、密码学、人工智能及社会工程学，因此只有多个方面相互协同，才能有效保障网络的安全。1.1网络安全的概念1.网络安全问题的由来网络安全技术演进网络安全技术的内在变化网络安全技术的外在变化网络的功能价值不断提升常见的几种网络安全问题示例如图所示。网络系统的脆弱性人类行为1.1.1网络安全的定义2.网络安全概念的演变通信保密计算机系统安全网络安全网络安全是指通过采取必要措施，防范对网络的攻击、侵入、干扰、破坏和非法使用以及意外事故，使网络处于稳定可靠运行的状态，以及保障网络数据的完整性、保密性、可用性的能力。网络空间安全网络空间（Cyberspace）的概念是伴随着互联网的成长而逐步产生、发展形成的。1.1.1网络安全的定义1.机密性是指网络通信中的信息，不被非授权者所获取与使用，只允许授权用户访问的特性。2.完整性指信息不被偶然或蓄意删除、修改、伪造、乱序、重放、插入等破坏的特性。3.可用性指网络信息系统可被授权实体访问并按要求可使用的特性。4.可靠性1.1.2网络安全的属性5.可信性是指网络信息系统的访问者与其声称的身份是一致的，以保证数据信息的真实状态是可以鉴别的，即没有被篡改（完整性）、身份是真实可信的，有时又称为可鉴别性。6.可控性是指网络对信息的传播应具有控制能力。7.不可否认性网络安全不仅研究安全防护技术，还要研究网络攻击技术以及用于防御这些攻击的对策。从网络系统安全的角度考虑，网络安全攻防技术包括网络防护和网络攻击两大类，如图所示。1.1.3网络安全是一个系统网络安全系统是指通过相互协作的方式为信息资产提供安全保障的全体网络产品、理论与技术、策略以及最优做法的集合。网络安全体系是一种全面保障网络系统安全的最高抽象，是提高安全保障能力的最高解决方案。网络安全体系的特征主要包括：整体性协同性过程性全面性和适应性1.2网络安全体系ISO7498-2-1989《信息处理系统开放系统互连基本参考模型第2部分安全体系结构》描述了OSI的基本参考模型，为协调开发现有的与未来的系统互连标准建立了一个框架，如图所示。1.2.1网络安全体系结构1.BLP安全模型BLP安全模型是Bell-LaPadula多级安全模型的简称，是第一个基于数学的访问控制模型，适用于多级安全系统，即对用户和数据做相应的安全标记的系统。BLP安全模型把密级由低到高分为公开级、秘密级、机密级和绝密级，不同的密级包含不同的信息，以确保每一密级的信息仅能让那些具有高于或等于该级别权限的人使用。2.Biba安全模型3.Clark-Wilson安全模型1.2.2网络安全模型1.网络安全策略等级：通常将安全策略划分为如下4个等级：一切都是禁止的一切未被允许的都是禁止的一切未被禁止的都是允许的一切都是允许的2.网络安全策略及其相关联的技术物理安全；安全访问控制；网络加密/解密；网络安全管理3.安全策略的制订4.安全责任与控制1.2.3网络安全策略及其技术1.利用WireShark进行协议分析2.WireShark的安装与使用WireShark的主窗口WireShark的三窗格界面功能设置捕获条件设置WireShark的过滤器WireShark捕获数据包的方法3.TCP分析示例1.2.4网络协议安全性分析网络在以令人难以置信的速度发展应用的同时，也面临着各种各样的安全威胁。通常将系统外部可能造成的损害称为威胁。网络安全威胁是指网络系统外部可能造成的危害。将系统内部可能造成的损害称为脆弱性或弱点。脆弱性为威胁提供了实现的可能性。实际中，常把软件或者硬件组件中可能被一个或者多个威胁所利用的一个或者一组弱点称为安全漏洞。网络安全威胁形式多种多样，诸如漏洞利用、流量嗅探、欺骗攻击、拒绝服务(DoS)攻击、勒索软件攻击、挖矿攻击等。只有比较清楚地了解网络面临的各种安全威胁及脆弱性，才能够有的放矢，采取得力防护措施有效防范和消除网络安全隐患。1.3网络安全威胁1.网络的脆弱性网络体系结构的脆弱性网络通信的脆弱性网络硬件的脆弱性网络配置的脆弱性2.网络软件的脆弱性网络操作系统的脆弱性应用系统软件的脆弱性3.网络应用的脆弱性1.3.1网络安全的脆弱性1.网络犯罪的含义通过网络以其为工具进行各种犯罪活动。攻击网络以其为目标进行的犯罪活动。使用网络以其为获利来源的犯罪活动。2.网络攻击的种类被动攻击主动攻击3.网络犯罪常用技术手段1.3.2网络犯罪1.网络安全威胁智能化恶意代码、网络钓鱼、勒索软件、漏洞利用和挖矿攻击等攻击方式不但越来越复杂，同时也出现了新的安全威胁，如物联网设备攻击、人工智能安全问题等。2.数据安全威胁位居榜首为了谋取数据的最大价值，数据泄露和滥用、勒索攻击等网络安全威胁事件时有发生。3.云计算安全漏洞复杂多变4.网络安全成熟度参差不齐1.3.3网络安全现状互联网是人类文明发展的重要成果。互联网在促进经济社会发展的同时，也对监管和治理形成巨大挑战。实践证明，法治是互联网治理的基本方式。发展好、治理好互联网，让互联网更好造福人类，需要依法治网、依法管网。互联网不是法外之地1.4网络安全法律法规与标准我国坚定不移走依法治网之路，网络法治建设已取得了历史性成就。1994年以来，在网络领域先后立法140余部。尤其是近年来，密集制订颁布了《中华人民共和国网络安全法》《中华人民共和国数据安全法》《中华人民共和国个人信息保护法》等专门法律。2023年3月16日，国务院新闻办公室发布《新时代的中国网络法治建设》白皮书，归纳总结了网络法律法规立法状况。1.《中华人民共和国网络安全法》2.《中华人民共和国数据安全法》3.《中华人民共和国个人信息保护法》1.4.1我国网络安全法律体系《中华人民共和国网络安全法》为保障网络安全，维护网络空间主权和国家安全、社会公共利益，保护公民、法人和其他组织的合法权益，促进经济社会信息化健康发展，于2016年11月7日发布了《中华人民共和国网络安全法》。《中华人民共和国网络安全法》明确了个人信息的含义，明确了个人信息收集、使用应遵循的原则，网络运营者维护网络信息安全的相关义务，网络用户所享有的个人信息保护相关权利，国家网信部门和其他部门对于网络信息安全监督监管的责任，违反个人信息保护规定的法律责任等内容。1.4.1我国网络安全法律体系《中华人民共和国网络安全法》为适应网络安全新形势新要求，第十四届全国人民代表大会常务委员会第十八次会议决定对《中华人民共和国网络安全法》作了修改，于2026年1月1日起施行。此次网络安全法的修改，重点强化了网络安全法律责任，加强与相关法律的衔接协调。回应人工智能治理和促进发展的需要，修改后的《网络安全法》明确，国家支持人工智能基础理论研究和算法等关键技术研发，推进训练数据资源、算力等基础设施建设，完善人工智能伦理规范，加强风险监测评估和安全监管，促进人工智能应用和健康发展。1.4.1我国网络安全法律体系《中华人民共和国数据安全法》作为我国数据安全领域的基础性法律，《数据安全法》明确了国家数据安全工作体制机制，各数据安全主管机构的监管职责。《数据安全法》明确了数据安全保护的各项基本制度，完善了数据分类分级、重要数据保护、跨境数据流动和数据交易管理等多项重要制度，形成了我国数据安全的顶层设计。《数据安全法》对支持促进数据安全与发展的措施作了规定，保护个人、组织与数据有关的权益，提升数据安全治理和数据开发利用水平，促进以数据为关键生产要素的数字经济发展。1.4.1我国网络安全法律体系《中华人民共和国个人信息保护法》借鉴国际经验并立足我国实际，《个人信息保护法》确立了个人信息处理应遵循的原则，强调处理个人信息应当遵循合法、正当、必要和诚信原则，具有明确、合理的目的并与处理目的直接相关，采取对个人权益影响最小的方式，限于实现处理目的的最小范围，公开处理规则,保证信息质量，采取安全保护措施等。《个人信息保护法》要求,处理个人信息应当在事先充分告知的前提下取得个人同意,个人信息处理的重要事项发生变更的应当重新向个人告知并取得同意。1.4.1我国网络安全法律体系1.等级保护内涵第一级,等级保护对象受到破坏后，会对相关公民、法人和其他组织的合法权益造成损害，但不危害国家安全、社会秩序和公共利益。第二级，等级保护对象受到破坏后，会对公民、法人和其他组织的合法权益产生严重损害或特别严重损害，或者对社会秩序和公共利益造成危害，但不危害国家安全。第三级，等级保护对象受到破坏后，会对社会秩序和公共利益造成严重危害，或者对国家安全造成危害。第四级，等级保护对象受到破坏后，会对社会秩序和公共利益造成特别严重危害，或者对国家安全造成严重危害。第五级，等级保护对象受到破坏后，会对国家安全造成特别严重危害。1.4.2网络安全等级保护2.定级要素定级要素分别为“受侵害的客体”和“对客体的侵害程度”两个。3.等级保护工作流程网络安全等级保护工作分为5个基本步骤：定级、备案、建设整改、等级测评和监督检查。4.等级保护安全设计技术要求5.等级保护测评1.4.2网络安全等级保护1.网络安全标准化及体系2.网络安全测评标准网络安全测评国家标准网络安全测评国际标准网络安全测评行业框架3.网络安全测评类型4.网络安全测评原则、过程及内容5.网络安全测评方法与工具1.4.3网络安全标准与测评本章小结网络安全是一个伴随互联网的发展应用不断丰富的概念，也是网络安全理论研究和实践不断探索的问题。简言之，网络安全是指在分布式网络环境中，针对各种网络安全威胁研究其安全服务和安全机制，制订安全策略，实施安全技术，确保网络系统及其数据安全性的能力。从本质上讲，网络安全是网络空间上的信息安全，涉及领域相当广泛，凡是涉及网络上的机密性、完整性、可用性等基本属性的理论与技术，都属于网络安全研究的范畴。网络安全的研究内容涉及：①网络安全威胁；②通信安全；③协议安全；④网络安全防护；⑤入侵检测与态势感知；⑥应急响应与灾难恢复；⑦可信计算与可信网络；⑧网络安全管理。思维导图小测验1.网络安全所涉及的内容包括哪些方面？如何理解网络安全与发展的关系？2.为什么要研究网络安全？日常有哪些网络安全措施可以加固网络系统？3.解释网络安全的三个基本属性。4.所有资源只能由授权方或授权的方式进行修改，即信息未经授权不能进行改变的特性是指信息（）。

a.完整性b.可用性c.机密性d.不可否认性5.从安全属性对各种网络攻击进行分类，阻断攻击是针对（）的攻击。a.机密性b.可用性c.完整性d.真实性Thankyou！

欢迎选用《网络安全与管理》《网络安全与管理》第2章密码学基础

为什么说，密码学是解决网络安全中机密性、完整性等问题的理论基础？如何保障网络信息的安全性？则需要从密码学的基本理论着手，深入研究保密通信系统的组成、密码体制及其度量准则，包括密码的算法设计、编码及分析。本章通过对密码学基本理论的简要阐释，重点讨论几种常用的典型密码算法，以期阐明密码学是什么，密码编码、密码分析方法，如何有效应用密码学为网络、系统、数据、应用安全提供密码学服务。引言攻其无备，出其不意。此兵家之胜，不可先传也。夫未战而庙算胜者，得算多也；未战而庙算不胜者，得算少也。多算胜，少算不胜，而况于无算乎？——《孙子兵法》（始计篇）妙用兵法2.1

密码学的基本概念2.2

对称密码体制2.3

公钥密码体制2.4

密码分析与选用本章小结小测验第2章密码学基础掌握密码学的基本知识，为密码学应用奠定基础；掌握几种经典的密码学算法，包括对称密码体制、公钥密码体制和国产密码算法。第2章密码学基础密码编码、密码分析方法；如何有效应用密码学为网络、系统、数据、应用安全提供密码学服务。学习目标关键知识点密码学是研究密码编制、密码破译和密钥管理的一门综合性应用科学。密码学包括两个分支：密码编码学和密码分析学。其中，密码编码学研究对数据进行变换的原理、手段和方法，应用于编制密码以保守通信秘密；密码分析学研究如何破译密码以获取通信情报。密码编码学和密码分析学是两个既对立又统一的矛盾体，安全的密码机制能促进分析方法的发展，而强大的分析方法又加速了更加安全密码体制的诞生。密码编码学和密码分析学两者相互对立、相互依存并共同发展。2.1密码学的基本概念1.古代加密方法古代加密方法阶段被称为科学密码学的前夜。这一阶段的密码技术可以说是一种艺术，还不是一种科学，密码学专家常常凭知觉和信念来进行密码设计和分析，而不是推理和证明。2.古典密码方法掩格密码凯撒（Caesar）密码古典密码可以分为两大类：一是代换加解密方法，将一组字母换成其他字母或符号；二是置换加解密方法，将字母的顺序重新排列。2.1.1密码学发展简况3.近代密码学1949年，美国人香农（ClaudeShannon）在《BellSystemTechnicalJournal》上发表了一篇名为“保密系统的通信理论（CommunicationTheoryofSecuritySystem）”的论文。这篇论著提出了密码设计必须遵守“扩散（Diffusion）”和“混淆（Confusion）”原则。香农的这篇论文产生了信息论，为对称密码系统建立了理论基础，使得保密通信从艺术变成了科学，将密码学研究纳入了科学的轨道。从第一次世界大战、第二次世界大战到1976年这段时期被认为是近代密码学阶段。2.1.1密码学发展简况4.现代密码学1976年迪菲、赫尔曼（W.Diffie、M.Hellman）在所发表的“密码学的新方向（NewDirectioninCryptography）”文章中，提出了一种新的密码设计思想，从而开创了公钥密码学的新纪元，使密码学取得了重大突破，进入现代密码学阶段。近现代密码学融入了大量的数论、几何、代数等知识，使密码学得到更加蓬勃的发展。5.量子密码学量子密码采用量子态作为信息载体在用户之间传送信息。2.1.1密码学发展简况6.国产密码算法我国密码研究及应用具有悠久的历史，可追溯的标志性密码可谓是我国古代通信中保守军事秘密的阴符和阴书。自20世纪末国家发布《商用密码管理条例》以来，我国的密码研究及密码应用进入了快速发展应用时期。目前，我国已经发布了40多项密码标准，形成了较为完善的密码标准体系。国产密码算法主要指国家商用密码管理办公室指定的一系列密码标准，又称商用密码，例如SM2、SM3、SM4等系列密码算法。2.1.1密码学发展简况1.密码学中的常用概念及术语明文（Message）：一般可以简单地认为，明文是有意义的字符或比特集，或通过某种公开的编码标准就能获得的消息。明文常用M表示。密文（Ciphertext）：对明文施加某种伪装或变换后的输出，也可认为是不可直接理解的字符或比特集。密文常用C表示。加密（Encryption）：把原始信息（明文）转换为密文的信息变换过程。解密（Decryption）：把已加密的信息（密文）恢复成明文的过程，也称为脱密。密码算法：也简称密码，通常是指加、解密过程所使用的信息变换规则，是用于信息加密和解密的数学函数。2.1.2密码系统1.密码学中的常用概念及术语加解密算法：对明文进行加密时所采用的一组规则（或函数）称作加密算法，而对密文进行解密时所采用的规则称作解密算法。加解密密钥：一般地，加密算法和解密算法都是在一组密钥控制之下进行的，加密时使用的密钥称之为“加密密钥”，解密时使用的密钥称之为“解密密钥”。对称加密：是指发送者和接收者双方都使用相同的密钥，也称单密钥加密。非对称加密：是指发送者和接收者各自使用一个不同的密钥。这两个密钥形成一个密钥对：一个可以公开，称之为公钥；另一个必须为密钥持有人秘密保管，称之为私钥。2.1.2密码系统

2.1.2密码系统

2.1.2密码系统

2.1.2密码系统1.对称密钥密码体制对称密钥密码体制也称为私钥密码体制、单密钥密码体制，是广泛应用的普通密码体制。对称密钥加密技术的加解密过程如图所示。2.1.3现代密码体制2.公钥密钥密码体制非对称密钥加密技术分两种情况：一种是用接收方公钥加密数据，用接收方私钥解密；另一种是用发送方私钥加密，用发送方公钥解密。用于数据加密的公钥密码加密技术。用于数字签名的公钥密码加密技术。2.1.3现代密码体制3.密码算法安全性度量及准则计算安全性：这种度量涉及破译密码算法所需计算上的努力。如果使用最好的算法破译一个密码算法需要至少N次操作，这里的N是一个特定的非常大的数字，就可以定义这个密码算法是计算安全的。可证明安全性：将密码算法的安全性归结为某个数学难题。无条件安全性：这种度量考虑的是对密码分析者的计算量没有限制时的安全性。即使提供了无穷的计算资源也无法破译，就定义这种密码算法是无条件安全的。2.1.3现代密码体制

2.2对称密码体制1.代换密码古典密码中的代换密码技术是将明文的每一字母代换为字符表中的另一字母，代换前先将明文字母用等价的十进制数字建立索引，再把用于索引的十进制数进行运算。单表代换密码：典型的单表代换密码示例是凯撒密码，它通过将字母按顺序移位实现加解密。多表代换密码：多表代换密码算法是16世纪法国数学家维吉尼亚（Vigenère）设计的，并将其称为维吉尼亚密码。多字符代换密码2.置换密码2.2.1古典密码DES是最早得到广泛应用并具有深远影响的分组密码。DES密码算法框图如图所示，它表明了DES加密的整个机制，是一个16轮的迭代型分组密码。2.2.2数据加密标准（DES）由比利时研究人员Daemen和Rijmen提交的Rijndael算法被采纳为AES。AES是一种对称分组密码算法，具有速度快、安全级别高的特点。AES把明文分成一组一组的，每组长度相等，每次加密一组数据，直到加密完成全部明文。在AES标准规范中，分组长度只能是128bit。也就是说，每个分组为16个字。密钥的长度可以是128bit、192bit或256bit。密钥的长度不同，加密轮数也不同。根据密钥的长度，AES算法有AES-128、AES-192或者AES-256之分。2.2.3高级加密标准（AES）AES使用几种不同的方法来执行排列和置换运算，涉及轮函数的字节替换（SubByte、行移位（ShiftRow）、列混淆（MixColumn）和轮密钥加（AddRoundKey）4种操作。AES加解密算法流程如图所示。2.2.3高级加密标准（AES）1.SM4算法描述SM4是一种迭代型分组密码算法。其分组长度为128bit，密钥长度也为128bit。加密算法与密钥扩展算法均采用32轮非线性迭代结构，以字（32bit）为单位进行加密运算，每一次迭代运算均为一轮变换函数F。SM4是对合运算，其加密、解密结构相同，只是轮密钥的使用次序相反，解密的轮密钥是加密轮密钥的逆序。2.SM4算法加密流程3.SM4解密算法4.SM4密钥扩展算法2.2.4中国商用分组密码算法

2.2.5序列密码所谓公钥密码体制就是使用不同的加密密钥和解密密钥，用来加密的公钥与解密的密钥是数学相关的，并且公钥与私钥成对出现。如图所示给出了公钥密码体制的基本框架。2.3公钥密码体制

2.3.1RSA密码算法

2.3.1RSA密码算法

2.3.2Elgamal密码算法

2.3.3椭圆曲线密码与SM2密码算法已经从最初仅能够提供机密性发展到提供机密性、完整性、真实性和不可否认性等安全服务。目前，有很多可供选用的密码算法，大体上可分为对称密码算法和公钥密码算法（也称为非对称密码算法）两大类，其安全性也各自有所不同。针对网络安全实际需求及应用场景情况，恰当设计、选用安全性较高的某种密码算法是十分关键的。2.4密码分析与选用1.唯密文攻击对于唯密文攻击（CiphertextonlyAttack）形式的密码分析，分析者只有待破译的一个或更多的用同一个密钥加密的密文，它们都是用同一加密算法、同一密钥加密的。密码分析的任务是从这些密文中尽可能多地恢复出明文，或者推导出密钥。2.已知明文攻击3.选择明文攻击4.选择密文攻击从古至今，密码分析的目的都相同，即破译密码，但实际使用的方法和技巧却随着密码学变得越来越复杂而日新月异。2.4.1密码分析方法1.分组密码与序列密码的对比分组密码每次只能处理一个固定长度的明文，不足还需要补全，而序列密码则是以一个元素（一个字母或一个比特）作为基本的处理单元。序列密码是一个随时间变化的加密变换，具有转换速度快、低误码传播的优点，硬件实现电路更简单；缺点是：低扩散、插入及修改的不敏感性。2.ECC与RSA的对比ECC抗攻击性强，相同的密钥长度，其抗攻击性要强很多倍。计算量小，处理速度快，ECC总的速度比RSA、DSA要快许多。3.对称与公钥密码算法比较2.4.2密码算法的比较用于数据加解密保护：运算速度快的对称加密算法一般用DES、IDEA、RC4、AES等。由于数据生命周期一般比较长久，通常应选用AES-128做数据保护。用于密钥交换、证书认证：交换对称密码算法的密钥要求保密程度更高的密码算法，一般选用公钥密码算法，例如RSA等。用于保证消息内容不被篡改：可选择摘要的哈希函数，例如MD5和SHA等。用于数字签名：一般选用RSA密码算法对消息摘要签名。目前，我国在强力推进信息系统国产密码算法的应用，旨在建立起安全自主可控的国产可信计算体系，从根本上摆脱长期以来对国外密码技术的过度依赖。2.4.3密码算法的选用本章小结密码学以研究数据保密为目的，对存储或传输的信息采取秘密交换以防止第三者窃取。在传统密码体制中加密和解密采用的是同一密钥，称为对称密钥体制，又称私钥密码体制；在现代密码体制中加密和解密采用不同的密钥，称为非对称密钥密码体制，又称公钥密码体制。实现网络数据安全性的密码算法较多，常用的密码算法主要为：对称密码算法，如DES、3DES、AES等；公钥密码算法如RSA算法、Elgamal算法、椭圆曲线密码（ECC）算法；以及我国发布的一系列有自主知识产权的国产密码算法，包括SM1、SM2、SM3、SM4、SM7、SM9、祖冲之密码算法（ZUC）等。思维导图小测验1.密码学的基本安全目标主要包括机密性、完整性、可用性和不可抵赖性。其中确保信息仅被合法用户访问，而不泄露给非授权用户、实体或过程，或其利用的特性是指（）。a.机密性b.完整性c.可用性d.不可抵赖性2.一个密码系统至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密钥5部分组成，而安全性是由（）决定的？

a.加密算法b.解密算法c.加解密算法d.密钥3.代换密码的加密对象为英文字母，它采用对明文消息的每一个英文字母向前推移固定k位的方式实现加密。设k=6，则明文“SEC”对应的密文为（）。a.XJGb.ZLIc.YKId.MYW4.利用()算法，相同的明文用相同的密钥加密永远得到相同的密文。a.随机b.分组c.序列d.非对称小测验5.RSA算法的安全理论基础是（）。a.离散对数难题b.整数分解难题c.背包难题d.代换和置换6.以下密码算法中，适合对大量的明文消息进行加密传输的是（）。a.RSAb.SHA-lc.3DESd.RC57.雪崩效应指明文或密钥的少量变化会引起密文的很大变化。下列密码算法中不具有雪崩效应的是（）。a.AESb.MD5c.RC4d.RSA8.如果破译加密算法所需要的计算能力和计算时间是现实条件所不具备的，那么就认为相应的密码体制是（）安全的。a.可证明安全b.实际安全c.无条件安全d.绝对安全Thankyou！

欢迎选用《网络安全与管理》《网络安全与管理》第3章认证及密钥管理

为什么说，保密和认证是网络安全中的两个最为重要的因素？本章通过对网络安全中认证理论、机制和方法的讨论，包括哈希函数、数字签名、数字证书、认证协议以及密钥的分配及管理等内容，旨在解决如何将认证及密钥管理技术应用于网络安全，以保障信息在网络传输过程中的完整性、真实性，尽可能防止遭受主动攻击。引言水因地而制流，兵因敌而制胜。故兵无常势，水无常形，能因敌变化而取胜者，谓之神。——《孙子兵法》（虚实篇）妙用兵法3.1消息认证3.2数字签名3.3身份认证3.4密钥管理本章小结小测验第3章认证及密钥管理了解网络安全中认证理论、机制和方法；掌握消息认证、数字签名的密码学基础；掌握网络身份认证方法。第3章认证及密钥管理数字签名的理论基础及应用方法；密钥的管理与安全使用。学习目标关键知识点消息认证是指消息的接收者对消息进行的验证，是一个证实收到的消息来自可信源点且未被篡改的过程。可用来消息认证的函数分为信息加密函数、消息摘要算法。信息加密函数是指用完整信息的密文对信息进行认证，包括对称密钥加密函数和公钥加密函数。消息摘要算法的主要特征是加密过程不需要密钥，并且经过加密的数据无法被解密，只有输入相同的明文数据经过相同的消息摘要算法才能得到相同的密文。消息摘要算法采用单向哈希函数H(M)从明文产生摘要密文，摘要密文又称为数字指纹。3.1消息认证

3.1.1哈希函数

3.1.1哈希函数3.哈希函数的应用消息认证消息认证是用来验证消息完整性的一种机制或服务。数字签名在数字签名中，哈希函数一般用来产生“消息摘要”或“消息指纹”。4.哈希函数的安全性3.1.1哈希函数1.MD5算法描述MD5以512bit分组处理输入文本，每个分组又划分为16个32bit子分组。算法的输出由4个32bit分组组成，将它们级联成一个128bit哈希值。MD5算法的工作原理如图所示。3.1.2消息摘要算法（MD）2.MD5的安全性MD5的安全性依赖于求解具有相同哈希值的两个消息在计算上是不可行的。一直以来认为，MD5加密验证的安全性都是非常高的。3.MD5的应用一致性验证数字证书安全访问认证3.1.2消息摘要算法（MD）安全哈希算法（SHA）是一个使用最为广泛的消息摘要函数，主要用于数字签名标准里面定义的数字签名算法（DSA）。SHA包含SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512等，分别输出160、224、256、384、512bit。SHA算法建立在MD4算法之上，其基本框架与MD4类似。SHA-1算法产生160bit的哈希值（比MD5多32bit），因此它有5个参与运算的32bit寄存器字，消息分组和填充方式与MD5相同，主循环也同样是4轮，但每轮进行20次操作，非线性运算、移位和加法运算也与MD5类似，但非线性函数、加法常数和循环左移操作的设计有一些区别。SHA-2与SHA-1类似，都使用了同样的迭代结构和同样的模算法运算与二元逻辑操作。3.1.3安全哈希算法（SHA）及SM3消息认证码（MAC）也称为密码校验和，是一种不依赖加密技术实现报文内容完整性验证方法。MAC是对信源消息的一个编码函数，是指消息被一密钥控制的公开哈希函数作用后产生的、用作认证符的、固定长度的数值。采用消息认证码通信双方需要共享一个密钥，以K来表示。同时，需要用于生成消息认证码的函数F。消息认证码除了能够认证报文内容的完整性之外，还能够用于报文源认证和报文顺序认证。MAC函数与加密虽然类似，但MAC方法与加密方法之间存在明显区别。3.1.4消息认证码数字签名（DigitalSignature）是实现认证的重要工具，它采用规范化的程序和科学化的方法，用于鉴定签名人的身份以及对一项电子数据内容的认证。数字签名可以提供其他方法难以实现的安全性，确保传输电子文件的完整性、真实性和不可抵赖性。3.2数字签名1.数字签名的基本概念接收方能够确认或核实发送方发送的消息签名，但不能伪造。发送方事后不能否认发送的消息签名。接收方对已收到的签名消息不能否认；因为有收报认证。第三方开源确认收发双方之间的消息传送，但不能伪造这一过程。数字签名具有信息认证、完整性检查、发送不可否认性功能，但不提供原文信息加密，不保证对方能否收到消息，也不对接收方的身份进行验证。3.2.1何谓数字签名2.数字签名的工作原理大多数数字签名都是使用公钥密码算法实现的。一个数字签名s附在所发送的消息m之后，并随同消息m一起被储存和传送，数字签名的基本原理如图所示。3.2.1何谓数字签名3.数字签名的实现方式实现数字签名有多种方法，采用较多的是公钥密码技术，如由RSA数据安全公司及其合作伙伴制定的一组公钥密码学标准(PublicKeyCryptographyStandards，PKCS)、数字签名算法(DigitalSignatureAlgorithm，DSA)、X.509、PGP等。按照数字签名的执行方式可以把数字签名分为：直接数字签名（DirectDigitalSignature）；仲裁数字签名（ArbitratedDigitalSignature）。3.2.1何谓数字签名1.RSA算法适于数字签名的证明2.利用RSA实现数字签名及验证设计密钥签名过程验证签名事实上，上述签名和验证过程是一种理想状况，在实际中并不可行。这不仅是因为对整个消息进行签名的速度非常慢，而且RSA算法还存在乘法攻击的可能性。3.2.2RSA签名体制

3.2.3Elgamal签名体制

3.2.4椭圆曲线密码数字签名体制

3.2.5SM2签名方案身份认证是指用户进入系统或访问不同保护级别的系统资源时，确认该用户身份是否真实、合法和唯一。基于网络工作原理，一切网络信息包括用户的身份信息都是用一组特定数据来表示的，系统只能识别用户的数字身份，所有对用户的授权也是针对用户数字身份的授权。如何保证以数字身份进行操作的操作者就是这个数字身份的合法拥有者，也就是说如何保证操作者的物理身份与数字身份相一致呢？这一直是网络安全研究的重要问题。目前已有系列的认证技术及措施，其中包括Kerberos认证交换协议、X.509目录认证服务、数字证书，以及其他一些实体认证技术。3.3身份认证1.Kerberos认证系统的基本功能Kerberos的设计目标就是针对这些安全威胁提供一种安全、可靠、透明、可伸缩的认证服务。安全。使网络窃听者不能获得必要的信息来伪装成另一客户机。可靠。对所有以Kerberos进行访问控制的服务来说，客户机无法通过Kerberos服务器的认证就意味着无法获得所需要的服务。透明。用户除了需要输入一个口令外，不必知道鉴别过程的存在以及细节。可伸缩。采用模块化、客户机/服务器模式，支持大量用户和服务器。3.3.1Kerberos认证系统2.Kerberos认证系统的组成认证服务器(AS)。AS是一个密钥分配中心（KDC），同时负责用户的AS注册、分配账号和密钥，负责确认用户并发布用户与TGS之间的会话密钥。票据授予服务器(TGS)。TGS负责发行服务器的票据，提供用户与服务器之间的会话密钥。Kerberos把用户认证与票据发行分开了。虽然AS只用对用户自身的ID认证一次，但为了获得不同的真实服务器票据，用户需要多次联系TGS。应用服务器。该服务器为用户提供服务。另外，Kerberos认证系统还有一个所有客户机和自己安全通信所需的秘密密钥数据库即KDC。3.3.1Kerberos认证系统3.Kerberos认证过程Kerberos认证系统的组成及认证过程如图所示，该系统为计算机系统之间的认证提供了技术手段。3.3.1Kerberos认证系统4.Kerberos认证系统的安全性1.简单认证在X.509所提供的简单认证方式中，最简单的一种运行方式为：用户将其口令及用户ID不做任何加密保护，直接以明文方式传送给接收端，如图所示。3.3.2X.509认证服务2.强认证X.509定义了一个高安全度的强认证机制。其认证程序使用公钥密码技术来识别通信双方。强认证分为单向、双向及三向3种认证方式，分别提供不同安全层次的安全认证。3.密钥及证书管理X.509的基础是公钥密码体制和数字签名，但其中未特别指明使用哪种密码体制(建议使用RSA)，也未特别指明数字签名中使用哪种哈希函数。X.509还定义了基于公钥证书的认证协议。X.509中定义的证书结构和认证协议已广泛应用于S/MIME、IPSec、SSL/TLS以及SET。3.3.2X.509认证服务1.数字证书的功能身份认证：数字证书的主要内容有证书拥有者的个人信息、证书拥有者的公钥、公钥的有效期、颁发数字证书的认证机构（CA）、CA的数字签名等。加密传输信息：数字证书认证技术采用了加密传输和数字签名技术，无论是文件、批文，还是合同、票据、协议、标书等，都可以经过加密后在互联网上传输。数字签名抗否认：在现实生活中用公章、签名等来实现的抗否认，在互联网上可以借助数字证书的数字签名来实现。3.3.3数字证书2.X.509数字证书的内容版本号：指出该证书使用了哪个版本的X.509标准（版本1、版本2或是版本3）。序列号：标识证书的唯一整数，是由证书颁发者分配给本证书的唯一标识符。签名算法标识符：用于数字证书的算法标识，由对象标识符加上相关的参数组成，用于说明该数字证书所用的数字签名算法。认证机构的数字签名：使用发布者私钥生成的签名，以确保这个证书在发放之后没有被篡改过。认证机构：证书颁发者的可识别名，是签发该证书实体的唯一CA的X.500名称。有效期：证书起始日期和时间以及终止日期和时间，指明证书在时间域内有效。主体信息：证书持有人唯一的标识符，持有人名称在互联网上是唯一的。3.3.3数字证书3.数字证书的管理和使用数字证书的获取通常，可以从CA获取数字证书。认证中心一般采用多层的树状分级结构组织，CA的树状结构可以被映射为证书链。图所示为一个简单的证书链。数字证书的颁发数字证书的撤销3.3.3数字证书4.基于数字证书的身份认证单向身份认证：发送者A对自己身份的证明，发送者单方面向接收者B提供认证消息。接收者收到认证消息后，只需利用发送者A的证书对消息的签名进行解密，并核对接收者B的身份、一次性随机数和时间戳，便可以达到认证发送者A身份的目的。双向身份认证：在单向身份认证的基础上，增加接收者B的应答，使发送者A能够对接收者B的身份进行认证，从而使通信双方相互确认身份。三向身份认证：双向身份认证的一种加强模式，适用于通信双方无法建立时钟同步的场合。3.3.3数字证书1.用户名/密码认证2.主体特征认证3.USBKey认证4.IC卡认证5.动态密码（也称动态口令）未来，身份认证技术将向更加安全、易用、多种技术手段相结合的方向发展。动态口令将会成为身份认证技术的发展方向之一，其易用性也将不断提高。3.3.4常用实体认证方法密钥是密钥算法在对信息进行加解密变换时所使用的秘密参数，是安全的关键所在，需要加强安全管理。密钥管理主要研究解决从密钥产生到销毁整个过程中的各种问题，包括密钥的生成、密钥的分配和协商、密钥的保护和存储、密钥的更换和注入、密钥的吊销及销毁。密码管理政策涉及用于密码管理的法律法规及制度等，主要为国家颁布的《中华人民共和国密码法》。密码测评则是对密码产品的安全性、合规性进行评估，确保其安全有效。在此主要讨论密钥管理问题。密钥管理的目的：一是保证密码系统对密钥的安全使用，并及时维护；二是保障密钥的绝对安全。3.4密钥管理1.密钥的种类基本密钥会话密钥密钥加密密钥主机主密钥2.密钥的分级保护主机主密钥密钥加密密钥会话密钥或文件密钥3.4.1密钥种类及分级保护1.基于对称密码体制的密钥分配密钥由用户A选取并通过物理手段发送给用户B。密钥由第三方选取并通过物理手段发送给用户A和B。如果用户A、B事先已有一密钥，则其中一方选取新密钥后，用已有的密钥加密新密钥并发送给另一方。如果用户A、B与第三方C分别有一个保密信道，则C为A、B选取密钥后，分别在两个保密信道上发送给A、B。这种方法比较常用，其中第三方是负责为用户分配密钥的中心（KDC）。3.4.2密钥的协商与分配2.基于公钥密码体制的密钥分配公开发布公用目录表公钥管理机构公钥证书公钥分配完成之后，用户就可以用公钥密码体制进行保密通信了。然而由于公钥加密的速度较慢，不太适合用于保密通信，但非常适于分配对称密码体制的密钥。3.4.2密钥的协商与分配

3.4.3Diffie-Hellman密钥交换2.D-H密钥交换算法描述整个D-H密钥交换流程如图所示。3.4.3Diffie-Hellman密钥交换3.D-H密钥交换算法的应用D-H密钥交换算法是一种确保共享密钥K安全穿越不安全网络的方法，目的是完成通信双方的对称密钥交互。D-H密钥交换机制的巧妙在于在不安全的环境下（有人侦听）也不会造成密钥泄露；然后用这个密钥可以进行加密和解密。D-H密钥交换算法已广泛应用于网络通信，比如https协议的TLS(TransportLayerSecurity)和IPsec协议的IKE(InternetKeyExchange)均以D-H密钥交换作为密钥交换算法。D-H密钥交换算法只能用于密钥的交换，而不能进行消息的加密和解密。3.4.3Diffie-Hellman密钥交换1.密钥管理基础设施（KMI）密钥管理基础设施（KMI）是一种密钥集中式管理机制，由密钥管理中心(KMC)提供统一的密钥管理服务，涉及密钥生成服务器、密钥数据库服务器和密钥服务管理器等组成部分。KMI适用于各种专用网，已成为目前应用较为广泛的密钥管理机制。静态分发：静态分发是在KMC和各所属用户之间建立信任关系的基础上，密钥由KMC统一生成、分发和更换的一种预配置技术。动态分发：动态分发是一种“请求-分发”机制，即与物理分发相对应的电子分发，一般用于建立实时通信中的会话密钥。3.4.4密钥管理机制2.公钥基础设施公开密钥基础设施（PKI）是一种遵循既定标准的密钥管理平台，适用于开放性网络。PKI基本组成：构建PKI也将围绕着这几大基础构件来完成。具体PKI体系结构如图所示。PKI的体系标准PKI的优势3.4.4密钥管理机制3.授权管理基础设施（PMI）本章小结认证是密码学在网络安全领域的一项重要应用。认证的基本思想是通过验证需认证实体的一个或多个参数的真实性和有效性，来确认是否名副其实。数字签名是通信双方在网络上交换信息用公钥密码，防止伪造和欺骗的一种身份认证。密钥管理贯穿于从产生到销毁密钥的全过程，包括密钥的产生、存储、分配、保护、更新、吊销和销毁等各环节。认证及密钥管理技术在应用中不断发展，实现了从具有单一功能到完成多种功能的过程。在数字化时代的当今，新的密码算法与认证技术仍在不断发展，还将不断出现新的认证技术及认证系统。思维导图小测验1.信息通过网络进行传输，存在着被篡改的风险，为了解决这一安全问题，通常采用的安全防护技术是（）。a.消息认证技术b.匿名技术c.加密技术d.数据备份技术2.SHA-256是()算法。a.加密b.数字签名c.认证d.报文摘要3.数字签名的（）功能是指签名可以证明是签名者而不是其他人在文件上签字。a.签名不可伪造b.签名不可变更c.签名不可抵赖d.签名是可信的4.目前公钥密码算法主要用来进行数字签名，或用于保护传统密码的密钥，而不用于数据加密，是因为（）。a.公钥密码的密钥太短

b.公钥密码的效率比较低c.公钥密码的安全性不好d.公钥密码抗攻击性比较差5.在公钥密码体制签名应用中，一般用下列哪项生成签名（）。a.发送方公钥b.发送方私钥c.接收方公钥d.接收方私钥Thankyou！

欢迎选用《网络安全与管理》《网络安全与管理》第4章网络安全防护技术

解决网络安全问题的途径主要有哪些？网络访问控制当属首要的考虑技术。通过设置防火墙、入侵检测、入侵防御等实现最基本的安全防护。这些技术对防御具体的入侵行为尽管很有效，但由于合法系统难以预测攻击者究竟会以什么样的行为实施入侵破坏，攻击者也肯定不会总遵循固定的规则实施攻击，因此还需要不断探索具有普遍性的、先进的网络安全解决方案，包括沙箱、拟态防御、移动目标防御等主动防御技术。引言善守者，藏于九地之下，善攻者，动于九天之上，故能自保而全胜也。——《孙子兵法》（军形篇）妙用兵法4.1访问控制4.2防火墙4.3入侵检测与入侵防御4.4主动防御技术本章小结小测验第4章网络安全防护技术掌握解决网络安全问题的主要途径——网络访问控制。掌握防火墙、入侵检测、入侵防御的部署安装方法。了解沙箱、拟态防御、移动目标防御等主动防御技术。第4章网络安全防护技术防火墙、VPN、入侵检测/防御系统的概念。通过部署防火墙、入侵检测、入侵防御等技术手段实现最基本的安全防护。学习目标关键知识点随着计算机和网络技术的发展，访问控制技术在网络空间的各个领域得到了越来越广泛的应用，它是网络安全保障机制的重要内容，是实现数据机密性和完整性机制的主要手段之一。访问控制不能代替认证，反之，认证却是访问控制的基础。认证解决“你是谁，你声称的身份是否属实”问题，访问控制解决“你能做什么，有什么权限”问题。4.1访问控制访问控制就是确保资源不被非法访问，确保合法用户只能访问授权资源。换言之，访问控制是指在网络系统信息资源受到未经授权的操作威胁时，采用适当的管理及防护措施来保护资源的安全性。主体：发出访问操作、存取要求的主动方。主体可以访问客体，主体可以是进程、用户、用户组、应用等。客体：被调用的程序或被存取的数据对象。客体可以是文件、数据、内存段等。访问规则：用以确定一个主体对某个客体是否拥有访问权限的判断策略。4.1.1访问控制的基本概念1.经典的访问控制自主访问控制（DAC）DAC是指用户有权对自身所创建的访问对象（文件、数据表等）进行访问，并可将对这些对象的访问权授予其他用户或者从已授予权限的用户收回其访问权限。DAC模型一般采用访问控制矩阵和访问控制列表（ACL）来存放不同主体的访问控制信息，从而达到对主体访问权限的限制。强制访问控制（MAC）MAC用来保护系统确定的对象，对此对象用户不能进行更改。4.1.1访问控制的基本概念2.基于角色的访问控制角色的访问控制（RBAC）是指将访问许可权分配给一定的角色，用户通过饰演不同角色获得角色所拥有的访问许可权。它涉及五个基本数据元素：用户（users）、角色（roles）、目标（objects）、操作（operations，OPS）、许可权（permissions，PRMS)。3.基于任务和工作流的访问控制所谓任务是对要进行的一个个操作的统称。其基本思想是将访问权限与任务相结合，每个任务的执行都被看作主体使用相关访问权限访问客体的过程。4.1.1访问控制的基本概念AAA是认证（Authentication）、授权（Authorization）和计费（Accounting）的简称，是网络安全中进行访问控制的一种安全管理机制。AAA一般采用客户端/服务器（C/S）模式，AAA客户端运行于网络接入服务器（NAS）上，AAA服务器用于集中管理用户信息，如图所示。4.1.2AAA访问控制1.ACL的作用检查和过滤数据包。允许和匹配规则相符的数据包通过访问，拒绝不符合匹配规则的数据包。通过检查和过滤进出网络的每一个数据包，保护网络免受外来攻击。对数据进行限制，以提高网络性能。根据数据包的协议，指定数据包的优先级，按照优先级或用户队列处理数据包，对数据进行控制，以此来提高网络性能。限制或减少路由更新的内容。可以限定或简化路由更新信息的长度，从而限制通过路由器某一网段的通信流量。用于地址转换。可以规定哪些数据包需要进行地址转换。保护资源节点，限制访问权限。4.1.3访问控制列表2.ACL的工作原理ACL是网络设备处理数据包转发的一组规则。ACL采用包过滤技术，在路由器中读取第三层和第四层数据包包头中的信息，如源地址、目的地址、源端口、目的端口等，然后根据网络工程师预先定义好的ACL规则，在网络的出入口处对数据包进行过滤，从而实现对网络的访问控制、安全控制和流量控制。通过合理地设计路由器访问控制列表，可在保证网络安全的同时，减少在软硬件设备上的投资。4.1.3访问控制列表3.配置ACL的基本规则最小特权原则。只给受控对象完成任务所必需的最小权限。也就是说被控制的总规则是各个规则的交集，只满足部分条件的是不容许通过规则的。最靠近受控对象原则。标准ACL尽可能放置在靠近目的地址的地方，扩展ACL尽量放置在靠近源地址的地方。单一性原则。一个端口在一个方向上只能有一个ACL。默认丢弃原则。如果数据包与所有ACL都不匹配，则将所有不符合语句设定规则的数据包丢弃。在实际应用中应根据需要进行修正，避免造成不必要的问题。默认设置原则。路由器或三层交换机在没有配置ACL的情况下，默认允许所有数据包通过。防火墙在没有配置ACL的情况下，默认不允许所有数据包通过。4.1.3访问控制列表1.标准ACL的配置命令由于不同类型网络协议数据包的格式和特性不同，ACL的定义也要基于每一种协议。在实际配置中，不同的路由器由其表号来加以区别：标准IP访问控制列表主要根据IP报文中的源地址进行过滤，而不考虑这些信息属于哪种协议。常用的标准IP访问控制列表（ACL）的配置命令2.标准ACL配置实例4.1.4标准IP访问控制列表的配置1.扩展ACL的配置命令扩展IP访问控制列表的编号范围为100～199；扩展IPX访问控制列表在标准IPX访问控制列表的基础上，增加了对IPX报头中协议类型、源Socket、目标Socket字段的检验。编号范围为900～999。常用的扩展IP访问控制列表ACL配置命令。2.扩展ACL配置实例4.1.5扩展IP访问控制列表的配置随着网络的普及应用，每一个网络用户都面临着安全威胁。由于黑客攻击和信息泄露等安全问题并不像病毒那样直截了当地对系统进行破坏，而是故意隐藏着恶意行为，所以往往不易被发现。然而，一旦发生网络安全问题，则会带来严重的后果。因此必须对网络进行安全防护。防火墙作为最常用的网络安全防护工具，是目前应用最广泛的安全产品之一。一方面它使得本地系统和网络免于遭受安全威胁；另一方面提供了通过互联网对外界进行访问的一种有效控制方式。4.2防火墙1.防火墙的基本概念防火墙是提供网络安全服务、实现网络安全的基础设施之一，一般安装在被保护区域的边界处。防火墙系统的组成如图所示。4.2.1防火墙概述2.防火墙的发展历程第一代防火墙：基于路由器的防火墙。利用路由器的访问控制列表来实现对数据包的过滤；过滤和判定的依据可以是：地址、端口号、IP标记及其他网络特征。第二代防火墙：用户化的防火墙工具集，主要为纯软件产品又称为代理服务器。第三代防火墙：指建立在通用操作系统上的防火墙。第四代防火墙：指具有安全操作系统的防火墙。4.2.1防火墙概述3.防火墙的主要性能根据设定的网络安全策略，执行访问控制。保证自身的安全。对网络接入和访问进行监控审计。通过对网络安全规则集中管理，提供统一的安全保护。简单来说，在网络中，防火墙的性能主要体现是：防止来自被保护区域外部的攻击；防止信息外泄和屏蔽有害信息；集中安全管理；安全审计和告警；增强保密性和强化私有权；访问控制和其他安全作用等。4.2.1防火墙概述1.包过滤防火墙包过滤防火墙根据已经定义好的过滤规则审查每个数据包，并确定该数据包是否与过滤规则匹配，从而决定数据包是否能通过。包过滤防火墙的工作示意图如图所示。4.2.2防火墙的类型及其工作原理2.应用代理防火墙应用代理防火墙工作在应用层，针对专门的应用层协议制定数据过滤转发规则。应用代理防火墙检查所有应用层的数据包，并将检查的内容放入决策过程，从而提高了网络的安全性，其工作过程如图所示。4.2.2防火墙的类型及其工作原理3.状态检测防火墙状态检测防火墙克服了前两种防火墙的不足，兼具二者的优点。在对放行还是丢弃数据包进行判断时，它的依据不仅来源于数据包提供的IP地址、端口号、协议类型等信息，还基于网络连接的机制、构建连接监测表、监视所有连接开始到断开的全过程，即监测每一个TCP、UDP之类的会话连接，其工作示意图如图所示。4.2.2防火墙的类型及其工作原理4.Web防火墙Web防火墙（WAF）是一种用于保护Web服务器及应用的安全防护机制。5.数据库防火墙数据库防火墙顾名思义是一款保护数据（库）的安全设备。6.下一代防火墙NGFW是一种全面深度检测安全威胁的高性能防火墙，它包含了传统防火墙的所有功能，并增加了更先进的功能，不仅可以进行传统的包过滤，还可以进行深度包检查（DPI），深度集成了入侵检测系统（IDS）/入侵防御系统（IPS），具备了应用感知能力。4.2.2防火墙的类型及其工作原理1.屏蔽路由器防火墙防御体系结构屏蔽路由器是指具有包过滤功能的路由器，可以被设置各种过滤规则，并根据网络地址、端口号进行流量过滤。屏蔽路由器防火墙防御体系拓扑结构如图所示。4.2.3防火墙防御体系架构4.双DMZ防火墙防御体系结构对于大型网络来说，单DMZ的防火墙网络防御体系不一定能够满足安全要求。例如，某个大学的校园网的入网主机可达数万台，校内核心网络不但要限制外网访问，也要限制内网的访问，因此需要建立双DMZ防火墙防御体系结构，如图所示。4.2.3防火墙防御体系架构1.防火墙配置原则防火墙配置应遵循的基本原则简便实用全面深入内外兼顾防火墙安全规则匹配条件。匹配条件即逻辑表达式。如果表达式结果为真，说明规则匹配成功，则依据规则处理数据。处理方式。一般情况下，防火墙安全规则有三种处理方式。防火墙访问控制层次4.2.4防火墙的应用配置2．防火墙的配置模式防火墙的配置模式与路由器/交换机类似，有普通用户模式、特权用户模式、配置模式（包括端口模式）和ROM监控模式4种。进入这4种配置模式的命令也与路由器一样。3.硬件防火墙的主要配置命令常见硬件防火墙的许多配置命令与路由器一样，通常是通过命令行来完成的。常用的配置命令主要有：nameif、interface、ipaddress、global、nat、route、static等。4.2.4防火墙的应用配置4.防火墙安装配置步骤通常防火墙的初始配置与路由器基本相同，也是采用配置线从计算机的COM2连到防火墙的Console端口，进入防火墙的操作系统，采用Windows系统里的“超级终端”，通信参数设置为默认。初始使用有一个初始化过程，主要设置：Date（日期）、Time（时间）、Hostname（主机名称）、Insideipaddress（内部网卡IP地址）、Domain（主域）等。5.防火墙配置实例4.2.4防火墙的应用配置由于防火墙是设置在内部网和外部网之间的安全组件，不能够解决来自内部人员对网络的破坏或资料的盗窃等安全问题，所以在网络安全的实际应用中，仅仅依靠防火墙技术已无法满足网络安全的需要。面对网络安全领域的新问题和新挑战，人们提出了新一代的动态安全防范技术，即入侵检测及入侵防御技术。入侵检测及入侵防御被认为是防火墙之后的第二道安全闸门，在不影响网络性能的情况下能够对网络进行检测监控，从而提供对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护。4.3入侵检测与入侵防御1.基于特征的检测技术特征检测对已知的攻击或入侵的方式做出确定性的描述，形成相应的事件模式。当被审计的事件与已知的入侵事件模式相匹配时，即报警。目前特征检测主要包括：模式匹配，就是将收集到的信息与已知的网络入侵和系统误用模式知识库进行比较，以发现入侵行为。协议分析，首先捕捉数据包，然后对数据包进行解析，包括网络协议分析和命令解析，在解析的代码中快速检测某个攻击特征是否存在。4.3.1入侵检测技术1.IDS的基本组成CIDF提出了入侵检测系统（IDS）的一个通用模型，它将一个入侵检测系统分为事件产生器、事件分析器、响应单元和事件数据库4个组件，其基本组成如图所示。4.3.2入侵检测系统（IDS）2.IDS的类型基于网络的入侵检测系统。基于主机的入侵检测系统。分布式入侵检测系统。对于IDS也可以按照其他方式进行分类。例如，按照IDS的检测原理可分为误用入侵检测系统和异常入侵检测系统。常用的一些入侵检测系统大多组合使用多种技术，不能简单地把它们分类为基于网络或基于主机，或分布式。许多入侵检测系统不仅具有入侵检测和响应功能，还具有很强的网络管理和通信统计功能。4.3.2

入侵检测系统（IDS）3.IDS的工作过程信息收集入侵检测的第一步是信息收集，收集的内容包括系统、网络、数据及用户活动的状态和行为。数据分析对收集到的数据信息进行分析是IDS的核心任务。响应处理当通过数据分析而发现入侵迹象时，IDS采取预案措施进行防护（如切断网络，记录日志），并保留入侵证据以便他日调查之用，同时向管理员报警。4.3.2

入侵检测系统（IDS）1.Snort软件简介Snort是一款开源的轻量级入侵检测软件，属于基于网络的误用检测，其源代码可从网站http://wwwsnortorg下载使用。Snort具有跨平台特点，支持常见的操作系统，可以完成实时流量分析；它能完成协议分析和内容查找/匹配，能用来探测多种攻击和嗅探，如缓冲区溢出、秘密端口扫描、指纹采集等。简单地说，Snort是一个基于Libpcap的数据包嗅探器。Snort采用基于规则的入侵检测机制，对数据包进行内容的模式匹配，从中发现入侵和探测行为，即通过匹配已知攻击的特征来判断当前网络行为是否正常。4.3.3典型IDS的构建与应用2.Snort的安装及配置Snort支持Linux、Windows等多个平台，在不同平台上的安装和使用都比较方便。Snort的版本在不断更新，安装使用方法也有所不同。在Windows操作系统中安装、配置Snort的主要步骤。如果配置成功，执行该命令的运行结果如图所示（部分截屏），图中左侧有个小猪图案。使用Ctrl+C组合键停止snort运行。这说明成功构建了基于Snort的入侵检测系统。4.3.3典型IDS的构建与应用3.Snort的工作模式嗅探器模式嗅探器模式就是让Snort从网络上捕获数据包，并显示在系统终端控制台上。数据包记录器模式在数据包记录器模式下，数据包记录器把数据包存储到存储媒体（如硬盘）中。如果要把所有的数据包记录到硬盘上，需要预先建立一个日志目录（log），Snort就会自动记录数据包。网络入侵检测模式网络入侵检测模式最为复杂，而且是可配置的。在此模式下，Snort可对获取的数据包进行分析，并根据一定的规则判断是否有网络攻击行为。4.3.3典型IDS的构建与应用4.编制Snort规则入侵检测系统基于规则，通过模式匹配发现网络攻击行为。Snort的规则使用一种简单、轻量级的描述语言编写。在编写Snort规则时需遵守：大多数Snort规则都可写在一个单行上，或者在多行之间，行尾用符号“/”分隔。Snort规则分为两个逻辑部分，一部分称为规则头，另一部分称为规则项。Snort规则头包含规则的动作、协议、源和目标IP地址、子网掩码，以及目标端口和通信方向等。规则选项包含所要检测的数据内容、标识字段、匹配时的告警消息等内容。4.3.3典型IDS的构建与应用1.IPS工作原理根据报头和流信息，对所有流经IPS的数据包进行分类；然后由多种过滤器负责分析相对应的数据包；通过过滤器检查的数据包可以继续前进，包含恶意内容的数据包就会被丢弃，被怀疑的数据包需要接受进一步的检查。2.IPS的类型基于主机的入侵防御（HIPS）基于网络的入侵防御（NIPS）应用入侵防御（AIP）4.3.4入侵防御系统入侵容忍是指对他人的入侵行为或侵犯隐私的行为采取容忍或不予反抗的态度。入侵容忍隶属于生存技术的范畴，是一种曾流行的网络安全机制。入侵容忍是建立在入侵检测和容错等网络安全领域所做工作基础之上的。入侵容忍的安全目标是在攻击、故障突然发生的情况下，保障系统仍然能按要求完成任务。也就是说，当管理者不能完全正确检测到系统的入侵行为，或当入侵和故障突然发生时，能够利用“容忍”机制解决系统的“生存”问题。入侵容忍技术的提出及其设计方案为主动防御技术提供了研究起点和基础。4.3.5入侵容忍主动防御是指能够在攻击的具体方法和步骤被防御者知悉之前实现防御部署，有效抵抗未知攻击的破坏。相对被动防御