残雪飞鸿

《网络安全技术研究》毕业论文(2)

                                      

5.3.4 网络加密技术（Ipsec）
IP层是TCP/IP网络中最关键的一层，IP作为网络层协议，其安全机制可对其上层的各种应用服务提供透明的覆盖式安全保护。因此，IP安全是整个TCP/IP安全的基础，是网络安全的核心。IPSec提供的安全功能或服务主要包括：
1．访问控制
2．无连接完整性
3．数据起源认证
4．抗重放攻击
5．机密性
6．有限的数据流机密性
信息交换加密技术分为两类：即对称加密和非对称加密。
5.3.4.1 对称加密技术
在对称加密技术中，对信息的加密和解密都使用相同的钥，也就是说一把钥匙开一把锁。这种加密方法可简化加密处理过程，信息交换双方都不必彼此研究和交换专用的加密算法。如果在交换阶段私有密钥未曾泄露，那么机密性和报文完整性就可以得以保证。对称加密技术也存在一些不足，如果交换一方有N个交换对象，那么他就要维护N个私有密钥，对称加密存在的另一个问题是双方共享一把私有密钥，交换双方的任何信息都是通过这把密钥加密后传送给对方的。如三重DES是DES（数据加密标准）的一种变形，这种方法使用两个独立的56为密钥对信息进行3次加密，从而使有效密钥长度达到112位。
5.3.4.2 非对称加密/公开密钥加密
在非对称加密体系中，密钥被分解为一对（即公开密钥和私有密钥）。这对密钥中任何一把都可以作为公开密钥（加密密钥）通过非保密方式向他人公开，而另一把作为私有密钥（解密密钥）加以保存。公开密钥用于加密，私有密钥用于解密，私有密钥只能有生成密钥的交换方掌握，公开密钥可广泛公布，但它只对应于生成密钥的交换方。非对称加密方式可以使通信双方无须事先交换密钥就可以建立安全通信，广泛应用于身份认证、数字签名等信息交换领域。非对称加密体系一般是建立在某些已知的数学难题之上，是计算机复杂性理论发展的必然结果。最具有代表性是RSA公钥密码体制。
5.3.4.3 RSA算法
RSA算法是Rivest、Shamir和Adleman于1977年提出的第一个完善的公钥密码体制，其安全性是基于分解大整数的困难性。在RSA体制中使用了这样一个基本事实：到目前为止，无法找到一个有效的算法来分解两大素数之积。RSA算法的描述如下： 公开密钥：n=pq(p、q分别为两个互异的大素数，p、q必须保密) 与（p-1）(q-1)互素 私有密钥：d=e-1 {mod(p-1)(q-1)} 加密：c=me(mod n),其中m为明文，c为密文。 解密：m=cd(mod n) 利用目前已经掌握的知识和理论，分解2048bit的大整数已经超过了64位计算机的运算能力，因此在目前和预见的将来，它是足够安全的。
5.3.5 身份认证
在一个更为开放的环境中，支持通过网络与其他系统相连，就需要“调用每项服务时需要用户证明身份，也需要这些服务器向客户证明他们自己的身份。”的策略来保护位于服务器中的用户信息和资源。
5.3.5.1 认证机构
CA（Certification Authorty）就是这样一个确保信任度的权威实体，它的主要职责是颁发证书、验证用户身份的真实性。由CA签发的网络用户电子身份证明—证书，任何相信该CA的人，按照第三方信任原则，也都应当相信持有证明的该用户。CA也要采取一系列相应的措施来防止电子证书被伪造或篡改。构建一个具有较强安全性的CA是至关重要的，这不仅与密码学有关系，而且与整个PKI系统的构架和模型有关。此外，灵活也是CA能否得到市场认同的一个关键，它不需支持各种通用的国际标准，能够很好地和其他厂家的CA产品兼容。
5.3.5.2 注册机构
RA（Registration Authorty）是用户和CA的接口，它所获得的用户标识的准确性是CA颁发证书的基础。RA不仅要支持面对面的登记，也必须支持远程登记。要确保整个PKI系统的安全、灵活，就必须设计和实现网络化、安全的且易于操作的RA系统。
5.3.5.3策略管理
在PKI系统中，制定并实现科学的安全策略管理是非常重要的这些安全策略必须适应不同的需求，并且能通过CA和RA技术融入到CA 和RA的系统实现中。同时，这些策略应该符合密码学和系统安全的要求，科学地应用密码学与网络安全的理论，并且具有良好的扩展性和互用性。
5.3.5.4密钥备份和恢复
为了保证数据的安全性，应定期更新密钥和恢复意外损坏的密钥是非常重要的，设计和实现健全的密钥管理方案，保证安全的密钥备份、更新、恢复，也是关系到整个PKI系统强健性、安全性、可用性的重要因素。
5.3.5.5 证书管理与撤消系统
证书是用来证明证书持有者身份的电子介质，它是用来绑定证书持有者身份和其相应公钥的。通常，这种绑定在已颁发证书的整个生命周期里是有效的。但是，有时也会出现一个已颁发证书不再有效的情况这就需要进行证书撤消，证书撤消的理由是各种各样的，可能包括工作变动到对密钥怀疑等一系列原因。证书撤消系统的实现是利用周期性的发布机制撤消证书或采用在线查询机制，随时查询被撤消的证书。
5.3.6多层次多级别的防病毒系统
防病毒产品可以在每个入口点抵御病毒和恶意小程序的入侵，保护网络中的PC机、服务器和Internet网关。它有一个功能强大的管理工具，可以自动进行文件更新，使管理和服务作业合理化，并可用来从控制中心管理企业范围的反病毒安全机制，优化系统性能、解决及预防问题、保护企业免受病毒的攻击和危害。
防病毒系统设计原则
1．整个系统的实施过程应保持流畅和平稳，做到尽量不影响既有网络系统的正常工作。
2．安装在原有应用系统上的防毒产品必须保证其稳定性，不影响其它应用的功能。在安装过程中应尽量减少关闭和重启整个系统。
3．防病毒系统的管理层次与结构应尽量符合机关自身的管理结构。
4．防病毒系统的升级和部署功能应做到完全自动化，整个系统应具有每日更新的能力。
5．应做到能够对整个系统进行集中的管理和监控，并能集中生成日志报告与统计信息。
病毒传播的另外一个途径是通过局域网内的文件共享和外来文件的引入，所以，企业网络最妥善的防病毒方案应当考虑解决客户端的防病毒问题。如果病毒在局域网内的所有客户端传播之前就被清除，网络管理员的工作量就减少了很多。
网关防毒：
网关防毒是对采用http、ftp、smtp协议进入内部网络的文件进行病毒扫描和恶意代码过滤，从而实现对整个网络的病毒防范。
5.3.7 入侵检测
入侵检测是防火墙的合理补充，帮助系统对付网络攻击，扩展了系统管理员的安全管理能力（包括安全审计、监视、进攻识别和响应），提高了信息安全基础结构的完整性。它从计算机网络系统中的若干关键点收集信息，并分析这些信息，看看网络中是否有违反安全策略的行为和遭到袭击的迹象。入侵检测被认为
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对网络进行监测，从而提供对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护。这些都通过它执行以下任务来实现：
1．监视、分析用户及系统活动；
2．系统构造和弱点的审计；
3．识别反映已知进攻的活动模式并向相关人士报警；
4．异常行为模式的统计分析；
5．评估重要系统和数据文件的完整性；
6． 操作系统的审计跟踪管理，并识别用户违反安全策略的行为。
5.3.8 虚拟专用网技术虚拟专用网(Virtual Private Network，VPN)
是近年来随着Internet的发展而迅速发展起来的一种技术。现代企业越来越多地利用Internet资源来进行促销、销售、售后服务，乃至培训、合作等活动。许多企业趋向于利用Internet来替代它们私有数据网络。这种利用Internet来传输私有信息而形成的逻辑网络就称为虚拟专用网。虚拟专用网实际上就是将Internet看作一种公有数据网，这种公有网和PSTN网在数据传输上没有本质的区别，从用户观点来看，数据都被正确传送到了目的地。相对地，企业在这种公共数据网上建立的用以传输企业内部信息的网络被称为私有网。目前VPN主要采用四项技术来保证安全，这四项技术分别是隧道技术（Tunneling）、加解密技术（Encryption & Decryption）、密钥管理技术（Key Management）、使用者与设备身份认证技术（Authentication）。
（1）隧道技术隧道技术是一种通过使用互联网络的基础设施在网络之间传递数据的方式。使用隧道传递的数据（或负载）可以是不同协议的数据帧或包。隧道协议将这些其它协议的数据帧或包重新封装在新的包头中发送。新的包头提供了路由信息，从而使封装的负载数据能够通过互联网络传递。被封装的数据包在隧道的两个端点之间通过公共互联网络进行路由。被封装的数据包在公共互联网络上传递时所经过的逻辑路径称为隧道。一旦到达网络终点，数据将被解包并转发到最终目的地。注意隧道技术是指包括数据封装，传输和解包在内的全过程。
（2）加解密技术对通过公共互联网络传递的数据必须经过加密，确保网络其他未授权的用户无法读取该信息。加解密技术是数据通信中一项较成熟的技术，VPN可直接利用现有技术。
（3）密钥管理技术密钥管理技术的主要任务是如何在公用数据网上安全地传递密钥而不被窃取。现行密钥管理技术又分为SKIP与ISAKMP/OAKLEY两种。SKIP主要是利用Diffie-Hellman的演算法则，在网络上传输密钥；在ISAKMP中，双方都有两把密钥，分别用于公用、私用。
（4）使用者与设备身份认证技术 VPN方案必须能够验证用户身份并严格控制只有授权用户才能访问VPN。另外，方案还必须能够提供审计和记费功能，显示何人在何时访问了何种信息。身份认证技术最常用的是使用者名称与密码或卡片式认证等方式。 VPN整合了范围广泛的用户，从家庭的拨号上网用户到办公室连网的工作站，直到ISP的Web服务器。用户类型、传输方法，以及由VPN使用的服务的混合性，增加了VPN设计的复杂性，同时也增加了网络安全的复杂性。如果能有效地采用VPN技术，是可以防止欺诈、增强访问控制和系统控制、加强保密和认证的。选择一个合适的VPN解决方案可以有效地防范网络黑客的恶意攻击。
5.4 安全服务
网络是个动态的系统，它的变化包括网络设备的调整，网络配置的变化，各种操作系统、应用程序的变化，管理人员的变化。即使最初制定的安全策略十分可靠，但是随着网络结构和应用的不断变化，安全策略可能失效，必须及时进行相应的调整。针对以上问题和网管人员的不足，下面介绍一系列比较重要的网络服务。包括：
1．通信伙伴认证
通信伙伴认证服务的作用是通信伙伴之间相互确庥身份，防止他人插入通信过程。认证一般在通信之前进行。但在必要的时候也可以在通信过程中随时进行。认证有两种形式，一种是检查一方标识的单方认证，一种是通信双方相互检查对方标识的相互认证。
通信伙伴认证服务可以通过加密机制，数字签名机制以及认证机制实现。
2．访问控制
访问控制服务的作用是保证只有被授权的用户才能访问网络和利用资源。访问控制的基本原理是检查用户标识，口令，根据授予的权限限制其对资源的利用范围和程度。例如是否有权利用主机CPU运行程序，是否有权对数据库进行查询和修改等等。
访问控制服务通过访问控制机制实现。
3．数据保密
数据保密服务的作用是防止数据被无权者阅读。数据保密既包括存储中的数据，也包括传输中的数据。保密查以对特定文件，通信链路，甚至文件中指定的字段进行。
数据保密服务可以通过加密机制和路由控制机制实现。
4．业务流分析保护
业务流分析保护服务的作用是防止通过分析业务流，来获取业务量特征，信息长度以及信息源和目的地等信息。
业务流分析保护服务可以通过加密机制，伪装业务流机制，路由控制机制实现。
5．数据完整性保护
数据完整性保护服务的作用是保护存储和传输中的数据不被删除，更改，插入和重复，必要时该服务也可以包含一定的恢复功能。
数据完整性保护服务可以通过加密机制，数字签名机制以及数据完整性机制实现
6．签字
签字服务是用发送签字的办法来对信息的接收进行确认，以证明和承认信息是由签字者发出或接收的。这个服务的作用在于避免通信双方对信息的来源发生争议。
签字服务通过数字签名机制及公证机制实现。
5.5 安全技术的研究现状和动向
我国信息网络安全研究历经了通信保密、数据保护两个阶段，正在进入网络信息安全研究阶段，现已开发研制出防火墙、安全路由器、安全网关、黑客入侵检测、系统脆弱性扫描软件等。但因信息网络安全领域是一个综合、交叉的学科领域它综合了利用数学、物理、生化信息技术和计算机技术的诸多学科的长期积累和最新发展成果，提出系统的、完整的和协同的解决信息网络安全的方案，目前应从安全体系结构、安全协议、现代密码理论、信息分析和监控以及信息安全系统五个方面开展研究，各部分相互协同形成有机整体。 国际上信息安全研究起步较早，力度大，积累多，应用广，在70年代美国的网络安全技术基础理论研究成果“计算机保密模型”（Beu& La padula模型）的基础上，指定了“可信计算机系统安全评估准则”（TCSEC），其后又制定了关于网络系统数据库方面和系列安全解释，形成了安全信息系统体系结构的准则。
安全协议作为信息安全的重要内容，其形式化方法分析始于80年代初，目前有基于状态机、模态逻辑和代数工具的三种分析方法，但仍有局限性和漏洞，处于发展的提高阶段。作为信息安全关键技术密码学，近年来空前活跃，美、欧、亚各洲举行的密码学和信息安全学术会议频繁。1976年美国学者提出的公开密钥密码体制，克服了网络信息系统密钥管理的困难，同时解决了数字签名问题，它是当前研究的热点。而电子商务的安全性已是当前人们普遍关注的焦点，目前正处于研究和发展阶段，它带动了论证理论、密钥管理等研究，由于计算机运算速度的不断提高，各种密码算法面临着新的密码体制，如量子密码、DNA密码、混沌理论等密码新技术正处于探索之中。因此网络安全技术在21世纪将成为信息网络发展的关键技术，21世纪人类步入信息社会后，信息这一社会发展的重要战略资源需要网络安全技术的有力保障，才能形成社会发展的推动力。在我国信息网络安全技术的研究和产品开发仍处于起步阶段，仍有大量的工作需要我们去研究、开发和探索，以走出有中国特色的产学研联合发展之路，赶上或超过发达国家的水平，以此保证我国信息网络的安全，推动我国国民经济的高速发展。

结论

随着互联网的飞速发展，网络安全逐渐成为一个潜在的巨大问题。网络安全性是一个涉及面很广泛的问题，其中也会涉及到是否构成犯罪行为的问题。在其最简单的形式中，它主要关心的是确保无关人员不能读取，更不能修改传送给其他接收者的信息。此时，它关心的对象是那些无权使用，但却试图获得远程服务的人。安全性也处理合法消息被截获和重播的问题，以及发送者是否曾发送过该条消息的问题。
本论文从多方面描述了网络安全的解决方案，目的在于为用户提供信息的保密，认证和完整性保护机制，使网络中的服务，数据以及系统免受侵扰和破坏。比如防火墙，认证，加密技术等都是当今常用的方法，本论文从这些方法入手深入研究各个方面的网络安全问题的解决，可以使读者有对网络安全技术的更深刻的了解。

参考文献

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【作者: 飞鸿】【访问统计:】【2006年05月17日 星期三 12:37】【 加入博采】【打印】