第7章 计算机系统安全知识 7.1 计算机系统安全威胁 7.2 计算机系统安全概念 7.3 反病毒技术 7.4 反黑客技术

Presentation on theme: "第7章 计算机系统安全知识 7.1 计算机系统安全威胁 7.2 计算机系统安全概念 7.3 反病毒技术 7.4 反黑客技术"— Presentation transcript:

1 第7章 计算机系统安全知识 7.1 计算机系统安全威胁 7.2 计算机系统安全概念 7.3 反病毒技术 7.4 反黑客技术
7.5 防火墙技术

2 第7章 计算机系统安全知识 7.6 入侵检测技术 7.7 数据加密技术 7.8 安全认证技术 7.9 法律规章与职业道德

3 7.1 计算机系统安全威胁 恶意软件 非法入侵 网络攻击
有恶意目的的软件，要么是恶作剧，要么是起破坏作用。主要有计算机病毒、蠕虫、特洛伊木马和间谍软件。 非法入侵 非法用户通过技术手段或欺骗手段或二者结合的方式，以非正常方式侵入计算机系统或网络系统，窃取、篡改、删除系统中的数据或破坏系统的正常运行。 网络攻击 通过向网络系统或计算机系统集中发起大量的非正常访问，而使其无法响应正常的服务请求，也称为拒绝服务攻击。

4 7.1 计算机系统安全威胁 恶意软件的种类 计算机病毒：是指能够自我复制的具有破坏作用的一组指令或程序代码。
蠕虫：是一种独立存在的程序，利用网络和电子邮件进行复制和传播，危害计算机系统的正常运行。 特洛伊木马：一般由两个部分组成，一部分是服务端程序，一部分是控制端程序 间谍软件：是指从计算机上搜集信息，并在未得到该计算机用户许可的情况下便将信息传递到第三方的软件。

5 7.1 计算机系统安全威胁 计算机系统安全威胁现状
对计算机系统安全的威胁呈多样化趋势，有的威胁只具有前述一种方式的特征，有的威胁兼具两种方式甚至三种方式的特征。 2013年10月，国家计算机病毒应急处理中心发布了《2012年全国信息网络安全调查报告》，报告指出，参与调查的用户中33.29%发生过信息网络安全事件，包括感染恶意代码、网页被篡改、遭受网络盗窃或网络钓鱼等；计算机病毒感染率为45.07%，网上银行、网络支付等是计算机病毒的主攻目标。

6 7.2 计算机系统安全概念 信息安全 网络安全 计算机系统安全 采取有效措施保证信息保存、传输与处理的安全。
信息主要是指存在于计算机系统中的信息以及传输在网络中的信息。 网络安全 采取有效措施保证网络运行的安全。 计算机网络的主要功能是传输信息和存储信息的共享。 计算机系统安全 保证计算机系统运行的安全。 计算机系统包括计算机硬件、网络设备和存储在计算机中的信息。

7 7.2 计算机系统安全概念 三个概念的共同含义 采取有效措施保证计算机、计算机网络及其中存储和传输的信息的安全，防止因偶然或恶意的原因使计算机软硬件资源或网络系统遭到破坏，数据遭到泄露、丢失和篡改。

8 7.2 计算机系统安全概念 计算机系统安全的三个层面 技术安全 从技术层面保证计算机系统中硬件/软件和数据的安全。
根据系统对安全性的要求，选购符合相应安全标准的软硬件产品。 TCSEC 标准：D、C1、C2、B1、B2、B3、A1。 CC：EAL1、EAL2、EAL3、EAL4、EAL5、EAL6、EAL7。 采取有效的反病毒技术、反黑客技术、防火墙技术、入侵检测技术、数据加密技术、认证技术等技术措施。

9 7.2 计算机系统安全概念 计算机系统安全的三个层面 管理安全 通过提高相关人员安全意识和制定严格的管理措施来保证计算机系统的安全。
主要包括软硬件产品的采购、机房的安全保卫、系统运行的审计与跟踪、数据的备份与恢复、用户权限的分配、账号密码的设定与更改等方面。

10 7.2 计算机系统安全概念 计算机系统安全的三个层面 法律安全
有完善的法律、规章体系以保证对危害计算机系统安全的犯罪和违规行为进行有效的打击和惩治。 没有法律制裁的威慑，只靠管理措施和安全技术是很难遏制恶作剧者或犯罪分子肆无忌惮的破坏行为的。

11 7.3 反病毒技术 计算机病毒的发展 计算机病毒的特征 计算机病毒的危害 计算机病毒的防治

12 7.3.1 计算机病毒的发展 计算机病毒的定义 编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码。 可以在计算机运行过程中能把自身准确复制或有修改的复制到其他程序体内的一段具有破坏性的程序。

13 7.3.1 计算机病毒的发展 有代表性的计算机病毒 1986年，Brain病毒。 1988年，Morris病毒。
1998年，CIH病毒流行。 2000年， 爱虫病毒 2001年，CodeRed（红色代码）病毒。 2003年，冲击波（Blaster）病毒 2004年，震荡波（Sasser）病毒 2006年，出现了源自我国的熊猫烧香病毒。 2008年，扫荡波（SaodangBo）病毒。

14 7.3.1 计算机病毒的发展 2012年在我国传播最广的10种病毒 Troj_Generic、代理木马（Troj_Agent）
木马下载器（Troj_Downloader）、Backdoor_Rbot、Kido、Troj_Startpage QQ盗号木马（Troj_QQPsw）、 WWin32_AdWare.Undef、新鬼影、Download_Patched

15 7.3.2 计算机病毒的特征 传染性 计算机病毒能使自身的代码强行传染到一切符合其传染条件的程序内，通过这些程序的拷贝与网上传输等途径进一步感染其他计算机。 寄生性 有一类计算机病毒不是一个完整的程序，需要寄生在其他程序中才能存在，当被寄生的程序运行时，病毒就通过自我复制而得到繁衍和传播。

16 7.3.2 计算机病毒的特征 隐蔽性 大多数计算机病毒都会把自己隐藏起来，如附加在正常程序中、复制到一般用户不会打开的目录下等，其存在、传染和破坏行为不易为计算机操作人员发现。 触发性 很多计算机病毒都有一个发作条件，这个发作条件可以是时间、特定程序的运行、某类系统事件的发生或程序的运行次数等。 破坏性 计算机病毒发作时，对计算机系统的正常运行都会有一些干扰和破坏作用。

17 7.3.3 计算机病毒的危害 破坏系统资源 占用系统资源
大部分病毒在发作时直接破坏计算机系统的资源，如改写主板上BIOS中的数据、改写文件分配表和目录区、格式化磁盘、删除文件、改写文件等，导致程序或数据丢失，甚至于整个计算机系统和网络系统的瘫痪。 占用系统资源 有的病毒虽然没有直接的破坏作用，但通过自身的复制占用大量的存储空间，甚至于占满存储介质的剩余空间，因此影响正常程序及相应数据的运行和存储。

18 7.3.4 计算机病毒的防治 计算机病毒的传染途径 计算机病毒的预防 计算机病毒的查杀 通过软盘、移动硬盘、光盘和U盘等外存设备传染。
通过计算机网络传染。 计算机病毒的预防 普及病毒知识/严格管理措施/强化技术手段。 计算机病毒的查杀 瑞星杀毒软件、江民杀毒软件、金山毒霸、卡巴斯基杀毒软件、诺顿杀毒软件、360安全卫士等。

19 7.4 反黑客技术 黑客概念 黑客攻击方式 黑客的防范

20 7.4.1 黑客概念 黑客定义 原指热心于计算机技术、水平高超的计算机专家，特别是指高水平的编程人员。
日本出版的《新黑客字典》的定义：喜欢探索软件程序奥秘、并从中增长其个人才干的人。 现在黑客一词泛指那些专门利用系统漏洞在计算机网络上搞破坏或恶作剧的人。

21 7.4.1 黑客概念 黑客分类 白帽黑客：发现系统漏洞后，会及时通报给系统的开发商。这一类黑客是有利于系统的不断完善的。
黑帽黑客：发现系统漏洞后，会试图制造一些损害，如删除文件、替换主页、盗取数据等。黑帽黑客具有破坏作用，也称为骇客。 灰帽黑客：灰帽黑客大多数情况下是遵纪守法的，但在一些特殊情况下也会做一些违法的事情。

22 7.4.2 黑客攻击方式 程序后门 获取口令 拒绝服务攻击 黑客会用穷举搜索法发现并利用程序后门侵入系统。
简单猜想/字典攻击/暴力猜解/网络监听。 拒绝服务攻击 使用超出被攻击目标处理能力的大量数据包消耗系统可用带宽资源，最后致使网络服务瘫痪的一种攻击手段。 分布式拒绝服务攻击利用多台已经被攻击者控制的机器对某一台单机发起攻击。

23 7.4.2 黑客攻击方式 网络钓鱼 通过欺骗手段获取他人的个人信息，然后窃取用户的重要数据或资金。 主要手段 发送含有虚假信息的电子邮件。
建立假冒的网上银行、网上证券网站。 利用虚假的电子商务活动。 利用木马等技术手段。 利用用户的弱口令设置。

24 7.4.3 黑客的防范 防范措施 使用安全级别高的正版的操作系统、数据库管理系统等软件，并注意给软件系统及时打补丁，修补软件漏洞；安装入侵检测系统、防火墙和防病毒软件。 不要轻易打开和相信来路不明的电子邮件；不要从不明网址下载软件；在进行网上交易时要认真核对网址，看是否与真正网址一致；不要轻易输入账号、密码、身份证号等个人信息；尽量避免在网吧等公共场所进行网上电子商务交易。 不要选诸如身份证号码、出生日期、电话号码、吉祥数等作为密码，这样的密码很容易破译，称为弱密码。

25 7.5 防火墙技术 防火墙概念 防火墙的功能 防火墙的结构

26 7.5.1 防火墙概念 防火墙定义 建立在内、外网络边界上的过滤封锁机制，是计算机硬件和软件的结合，其作用是保护内部的计算机或网络免受外部非法用户的侵入。 内部网络被认为是安全和可信赖的，而外部网络（一般是指互联网）被认为是不安全和不可信赖的。 防火墙的作用，就是防止不希望的、未经授权的通信进出被保护的内部网络，通过边界控制来保证内部网络的安全。

27 7.5.2 防火墙的功能 访问控制 内容控制 日志记录 通过禁止或允许特定用户访问特定资源，保护内部网络的数据和软件等资源。
根据数据内容进行控制，如可以根据电子邮件的内容识别出垃圾邮件并过滤掉垃圾邮件。 日志记录 记录下经过防火墙的访问行为，同时能够提供网络使用情况的统计数据。

28 7.5.2 防火墙的功能 安全管理 内部信息保护 通过以防火墙为中心的安全方案配置，能将所有安全措施配置在防火墙上。
利用防火墙对内部网络的划分，可实现内部网重点网段的隔离，从而防止局部重点或敏感网络安全问题对全局网络安全的影响。

29 7.5.3 防火墙的结构 包过滤防火墙

30 7.5.3 防火墙的结构 双宿主网关防火墙

31 7.5.3 防火墙的结构 屏蔽主机防火墙

32 7.5.3 防火墙的结构 屏蔽子网防火墙

33 7.5.3 防火墙的结构 常用防火墙产品 美国思科系统公司（Cisco Systems, Inc.） 美国Juniper网络公司
PIX系列产品 美国Juniper网络公司 NetScreen系列产品 国内华三通信公司（H3C，原华为3Com） SecPath系列产品

34 7.6 入侵检测技术 入侵检测系统的功能 入侵检测系统的分类 入侵检测技术

35 7.6.1 入侵检测系统的功能 入侵检测系统的定义 入侵检测系统的功能
通过从计算机网络或计算机系统中的若干关键点收集信息并对其进行分析，从中发现网络或系统中是否有违反安全策略的行为和遭到袭击的迹象的一种安全技术。 入侵检测系统是完成入侵检测功能的计算机软硬件系统。 入侵检测系统的功能 监控/分析用户和系统的活动；发现入侵企图或异常现象。 记录/报警和响应；友好的用户界面。

36 7.6.2 入侵检测系统的分类 基于网络的入侵检测系统 作用于某个网络环境的入侵检测系统。
通过侦听和分析网络上关键路径上传输的数据，发现可疑的通信数据和入侵行为。

37 7.6.2 入侵检测系统的分类 基于主机的入侵检测系统 作用于某台主机上的入侵检测系统。
通过监视与分析主机的审计记录和日志文件来检测对主机的入侵。 日志中记录有所有对主机的访问行为，从中可以分析出非正常的和不希望发生的行为，进而认定对主机的入侵企图和已发生的入侵行为。 启动相应的应急响应措施，阻止入侵企图和尽量减少已发生的入侵行为的破坏作用。

38 7.6.2 入侵检测系统的分类 基于应用的入侵检测系统 作用于某个应用系统的入侵检测系统。
通过监视与分析某个应用程序的日志文件来检测对该应用程序的入侵。 基于应用的入侵检测系统是基于主机的入侵检测系统的进一步细化。

39 7.6.3 入侵检测技术 误用检测 假设入侵行为可以用一种模式来表示，系统的目标是检测外部用户的访问是否符合这些模式，符合即是入侵行为。 异常检测 假设入侵行为不同于正常的访问行为。根据这一思路建立正常访问行为的行为描述，将当前的访问行为与“行为描述”进行比较，当违反正常行为的统计规律时，认为该访问可能是入侵行为。 混合检测 同时进行误用检测和异常检测。

40 7.6.3 入侵检测技术 常用入侵检测产品 美国思科系统公司 Cisco IDS系列产品 国内华三通信公司 SecPath T系列产品

41 7.7 数据加密技术 数据加密概述 古典加密方法 现代加密方法

42 7.7.1 数据加密概述 加密的含义 把明文通过混拆、替换和重组等方式变换成对应的密文。密文需要按加密的逆过程解密成明文后，才能理解其含义。
解密密钥 加密密钥 明文 加密算法 密文 解密算法 窃取者 发送 接收

43 7.7.2 古典加密方法 恺撒密码 computer dpnqvufs
含义：通过移位的方式实现对原始信息的加密，对不同位置的字符采用相同的移位方式。 示例：用恺撒密码对computer进行加密。 设置26个英文字母与数字的对应关系如下： a b c d e f … u v w x y z … 实现简单 容易破译 computer dpnqvufs

44 7.7.2 古典加密方法 多字符替换 computer dnoqtvfq 含义：不同位置的字符采用不同的替换方式。
对明文中的第一个字符右移1位，第二个字符左移1位，第三个字符右移2位，第四个字符又是右移1位，如此进行下去，完成明文中所有字符的替换。 computer dnoqtvfq

45 7.7.2 古典加密方法 二进制运算 运算规则 运算示例 A XOR B XOR B=A
NOT 1 A B AND OR XOR 1 AND = OR = NOT = XOR = A XOR B XOR B=A

46 7.7.2 古典加密方法 用二进制运算加密示例 computer computer 采用异或运算对computer进行加密。
XOR XOR 明文 ASCII码 密文 ASCII码 明文 ASCII码 加密密钥 解密密钥 computer 发送 computer 接收

47 7.7.2 古典加密方法 用二进制运算加密示例 采用异或运算对computer进行加密。 明文字符 明文ASCII码 密文ASCII码
密文字符 c o m a p | u y t x e i r ~

48 7.7.3 现代加密方法 私钥加密 加密和解密使用同一个密钥。 明文 发送 密文 接收

49 7.7.3 现代加密方法 DES算法加密过程 待加密数据被分为64bit大小的数据块。
对第一个64位的数据块进行初始变换，即对64位的数据按位重新组合。如将第58位换到第1位，第50位换到第2位，…，等等。 将换位后的数据与密钥进行计算，这样的计算共进行16轮，每一轮使用一个不同的密钥，这16轮的密钥合称DES算法的加密密钥，也是日后解密的密钥。

50 7.7.3 现代加密方法 DES算法加密过程 把经过16轮加密的数据再进行换位操作，这时的换位是初始换位的逆操作，如第1位经初始换位后换到了第40位，经逆初始换位，再把第40位换回到第1位。 逆初始换位后的结果就是第一块数据加密后的密文。 对其他每块数据都进行与第一块数据类似的处理，得到全部明文对应的密文。

51 7.7.3 现代加密方法 公钥加密 加密密钥与解密密钥使用不同的密钥。 明文 他人 密文 本人 公共密钥 私有密钥

52 7.7.3 现代加密方法 RSA算法选定密钥过程 选择两个互异的大素数p和q； 使n=p*q，t=(p-1)*(q-1)；
取一个整数e，使其满足1＜e＜t，且gcd（t，e）=1； 计算d，使其满足（d*e） mod t = 1 ； 以{e，n}为公钥，{d，n}为私钥。 求最大公约数 求余

53 7.7.3 现代加密方法 RSA算法的加密过程 RSA算法的解密过程
首先将bit串形式的明文信息分组，使得每个分组对应的十进制数小于n，即分组长度小于log2n，然后对每个明文分组m作加密计算，得到其对应的密文c=me mod n。 RSA算法的解密过程 对每个密文分组进行解密计算，还原成其对应的明文m=cd mod n。

54 7.7.3 现代加密方法 RSA算法加密示例 用RSA算法对computer进行加密。
选p=7，q=17。则n=7*17=119，t=6*16=96 取e=5，满足1＜e＜t，且gcd（t，e）=1； 则满足（d*e） mod t =1 条件的d=77。 {5，119}为公钥，{77，119}为私钥。 明文字符 明文ASCII码 密文ASCII码 密文字符 c 99 29 一控制符 o 111 76 L m 109 79 O p 112 91 [ u 117 87 W t 116 114 r e 101 33 ！ 88 X

55 7.8 安全认证技术 消息认证 数字签名 PKI

56 7.8 安全认证技术 消息认证的必要性与作用 通信双方在一个不安全的信道上传输信息，可能面临着被第三方截取，进而对信息进行篡改或伪造的隐患，若接收方收到的是被第三方伪造或篡改的信息，可能会造成非常严重的损失。 消息认证技术用于检查发送方发送的信息是否被篡改或是伪造的，消息认证系统的核心是一个认证算法。

57 7.8.1 消息认证 截获 截取者 篡改 信息 信息 互联网 发送 接收

58 7.8.1 消息认证 消息认证思路 为了发送信息，发送方先将信息和认证密钥输入认证算法，计算出信息的认证标签，然后将信息和认证标签一同发出。
接收方收到信息和认证标签后，把信息和相同的认证密钥输入认证算法，也计算出认证标签。 检查这个计算出的认证标签与接收到的认证标签是否相同，若相同，认为信息不是伪造的，也未被篡改，接受该信息，若不相同，则认为信息是伪造的或被篡改过，舍弃该信息。

59 7.8.2 数字签名 数字签名的定义 在电子文档中附加的数字认证信息称为数字签名，也称为电子签名。
数据电文中以电子形式所含、所附用于识别签名人身份并表明签名人认可其中内容的数据。 数字签名就是只有信息的发送者才能产生的，与发送信息密切相关的、他人无法伪造的一个数字串，它同时也是对发送者发送的信息的真实性的一个证明。

60 7.8.2 数字签名 数字签名过程 用户A准备好一个要发送给用户B的电子信息M。
用户A用公开的单向Hash函数对信息M进行变换，生成信息摘要MH，然后用自己的私钥DA对信息摘要MH加密，对MH加密的结果就是信息M的数字签名。 用户A将数字签名附在信息M之后，连同信息M和相应的数字签名一起发送给用户B。

61 7.8.2 数字签名 数字签名过程 用户B收到信息M和相应的数字签名MH后，一是使用相同的单向Hash函数对信息M进行变换，生成信息摘要，二是使用用户A的公钥EA对数字签名进行解密，得到用户A针对M生成的信息摘要。 用户B比较两个信息摘要，如果两者相同，则可以确信信息在发送后并未作任何改变，也不是伪造的，可以接受来自于用户A的信息M，如果不相同，说明信息M是伪造的或已经被篡改，放弃该信息。

62 7.8.2 数字签名 Hash函数与信息摘要 Hash函数用于将任意长度的信息M变换为较短的、固定长度的信息摘要MH。
信息摘要是信息中所有二进制位的函数，改变信息中的任何一个或几个位，都会使信息摘要发生改变。所以，信息摘要也被形象地称为信息的数字指纹。

63 7.8.2 数字签名 Hash函数的特性 函数的输入可以任意长，函数的输出是固定长。 已知信息M，求信息摘要MH比较容易。
已知MH，求H（M）= MH的M在计算上是不可行的，即很难根据信息摘要来反向求得原始信息，这是Hash函数的单向性。 已知M1，找出M2(M2 ≠ M1)使得H(M2)= H(M1)在计算上是不可行的，即很难找到两个不同的信息会有相同的信息摘要，这是Hash函数的唯一性。

64 7.8.2 数字签名 数字签名的有效性分析 难以伪造或篡改 难以抵赖
由Hash函数的唯一性可知，对原有信息的微小改变也会导致信息摘要的改变，所以，接收方或第三方很难伪造或篡改发送方发出的信息而使信息摘要不变. 又由于发送方是用自己的私钥对信息摘要进行加密的，接收方或第三方很难伪造加密的信息摘要（数字签名），进而也就无法伪造信息摘要。无法伪造信息摘要，伪造或篡改的信息是很容易被识破的。 难以抵赖 由于发送方是用自己的私钥对信息摘要进行加密的，接收方或第三方是不能做此事的，所以发送方对自己发出的信息是难以抵赖的。

65 7.8.3 PKI PKI的含义 一种提供公钥加密、数字签名和数字证书等服务的管理平台，以保证网上传输信息的保密性、真实性、完整性和不可抵赖性。 PKI的功能 颁发证书、更新证书、撤销证书、公布证书、在线查询证书状态、认定证书等。 密钥产生、密钥备份和恢复、密钥更新、密钥销毁和归档等。

66 7.8.3 PKI PKI的组成 认证机构 注册机构 目录服务器
负责数字证书申请者的信息录入、资格审查等工作，决定是否同意由认证机构为其签发数字证书。 目录服务器 用于存放和管理数字证书。

67 7.9 法律规章与职业道德 计算机专业人员 除了严格遵守一般的道德规范和法律规章外，还要严格遵守计算机领域的职业道德和法律规章，不要以自己的专业特长作为谋取个人不法利益的工具。 如果把计算机及网络环境看作是一个虚拟社会的话，那么我们在真实社会中应遵守的道德规范和应有的责任意识同样适用于虚拟社会。

68 7.9 法律规章与职业道德 应遵守的道德规范和应有的责任意识 不要盗窃和蓄意破坏他人的软硬件资源及数据资源。
不要编制计算机病毒程序，不要故意传播计算机病毒给其他计算机系统。 要严格管理因工作需要而掌握的他人个人信息或单位的内部数据，不要泄露他人的个人信息和单位的内部数据。 不要蓄意攻击他人的计算机系统或网络系统。 不经对方许可，不要发送商业广告等宣传类邮件。

69 7.9 法律规章与职业道德 应遵守的道德规范和应有的责任意识 不要蓄意破译他人的账号和口令。 要严密保护自己的账号和密码，不得泄露给他人。
不要通过网络欺骗等手段，窃取金钱和机密信息。 不要滥用个人的计算机系统权限以谋取个人的不法利益。 不要使用超越自己合法权限的功能。

70 7.9 法律规章与职业道德 有关计算机系统安全与知识产权的法律法规 中华人民共和国刑法。 中华人民共和国治安管理处罚法。
中华人民共和国电子签名法。 全国人大常委会关于维护互联网安全的决定。 中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例。 中华人民共和国计算机信息网络国际联网管理暂行规定（修正）。

71 7.9 法律规章与职业道德 有关计算机系统安全与知识产权的法律法规 互联网上网服务营业场所管理条例。
中华人民共和国计算机信息网络国际联网管理暂行规定实施办法。 计算机信息网络国际联网安全保护管理办法。 计算机病毒防治管理办法。 中华人民共和国著作权法。 计算机软件保护条例。

72 7.10 本章小结 计算机及网络的广泛应用，极大地促进了经济发展和社会进步，方便了人们的日常工作和生活。
也伴随着出现了计算机病毒、黑客、网络攻击等妨害计算机系统安全的问题。 有效的技术措施，再加上高度的责任意识、严格的管理制度、完善的法律法规体系，就能有效地保证计算机及网络系统的安全运行及信息的安全传输。