基于环结构技术的Web防篡改系统研究
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Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算 机工 程与应 用
基 环 结 构 技 术 的 Ｗｅｂ防篡 改 系 统研 究
段 国 云 ，陈 浩
Ｄ Ｕ Ａ Ｎ Ｇｕｏｙｕｎ ，ＣＨ ＥＮ Ｈ ａｏ
１湖 南科 技学 院 网络 中心 ，湖 南 永州 ４２５１００ ２．湖南 大学 信息 科学 与工 程学院 ，长 沙 ４１００８２
改保护 系统 ，防 篡改保 护失 去意义 。 本 文 对 上述 防 篡 改 技 术 进 行 深 入 分 析 ，借 鉴 令 牌 环
（Ｔｏｋｅｎ Ｒｉｎｇ）的工作 原理 ，结 合四种 防篡改 技术 中轮 巡 、触 发和 文件 驱 动技 术 的优 点 ；借 助信 息摘 要技 术 开销 少 的优 势 ，提 出基 于环 结 构技 术 的 Ｗｅｂ防篡 改工 作思 路 。此方 法 采 用三 线 程 技术 ，解 决 了 系统 自御 的 问题 ，确 保 防篡 改 系 统正 常工 作和 Ｗｅｂ页面文 件 的安全 。
１ 引言
随 着 Ｗｅｂ技 术 的广 泛使 用 ，网站 的安 全性 问题 日益突 出 。 据 ＣＮＣＥＲＴ／ＣＣ（网络 安 全 信 息 与 动 态 周 报 》各 期 报 道 ，网站被 篡 改 的数 量 呈增 长 趋势 ；２０１３年 第 １２期 统 计数 据 显 示 ［１１，境 内 政 府 网 站 被 篡 改 的 数 量 比 上 期 增 加 了 ２．５％。在 相对 开放 的 互联 网环 境 中 ，架设 Ｗｅｂ服 务器 占统 治地 位 的 是 Ａｐａｃｈｅ、ＩＩＳ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ），它 们对 用 户请 求 的 页面 缺乏 完整 性 保护机 制 ，无法 有效 防止 页 面被 篡 改 。 。文献 ［４］中所 提 到 的 网页 防 篡 改技 术 主要 有事 件触 发 、时 间轮巡 、核 心 内嵌和 文件 过 滤驱 动 四种 ；经 分析 ：采 用此 四 种技 术开 发 的 防篡 改系 统均 安装 于 受保 护 的 Ｗｅｂ服 务器 中 ，各服 务器 工 作 相对 独 立 ，仅 在被 保 护 文 件被 篡 改 时 ，系 统将 备份 文 件 同步 到受 保护 路径 下 同 名文 件位 置 。网站 文件 一 旦被 篡 改 ，标 志着 服 务器 已被 入侵 并 可 能 获得 了操 作 系统 的最 高 权 限 ，黑客 可 以完 全控 制 防篡
１．Ｎ ｅｔｗ ｏｒｋ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｈ ｕｎａｎ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙｏｎｇｚｈｏｕ，Ｈ ｕｎａｎ ４２５ １００，Ｃ ｈｉｎａ ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４ １ ００８２，Ｃｈｉｎａ
摘 要 ：传 统 的 Ｗｅｂ防篡 改 系统 安装 于受保 护服 务 器 中，无 自身安全保 护措 施 。为减 少 网站 页面被 篡改 ，确保 Ｗｅｂ页面 的 完 整性 和 防篡 改 系统 自身的安 全 ，借鉴 令牌 环 工作原 理 ，在 已有 防篡 改技 术的基 础 上提 出环形 网页防篡 改模 型 ，模型 中引 入 了三线 程和 轮询 环 双 重保 护技 术 ，解 决 了防 篡改 系统 自身的 安全 问题 。 详 细描述 了系统 的设计 方法 、工作 机 制及 实现 过 程 。实验证 明，该 系统 能有效 自御 ，在 网站安 全性 得到保 障 的 同时不影 响服务 器 的工作效 率。 关键 词 ：环 形结 构；防篡 改 ；数字 指纹 ；Ｗｅｂ安 全 文献标 志码 ：Ａ 中图 分类 号 ：ＴＰ３９１ ｄｏｉ：１０．３７７８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—８３３１．１３０２．００５７
ＤＵＡＮ Ｇｕｏｙｕｎ，ＣＨ ＥＮ Ｈａｏ．Ｗ ｅｂ ｔａｍ ｐｅｒ－ｐｒｏｏｆｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｃｏｍ ｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａ－
ｔｉｏｎｓ，２０１３，４９（１４）：９２－９７．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ Ｗ ｅｂ ｔａｍｐｅｒ—ｐｒｏｏｆｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｒｅ ｔｙｐｉｃａｌｌｙ ｍｏｕｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｓｅｒｖｅｒ，ｗｉｔｈｏｕｔ ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｗ ｅｂ ｐａｇｅｓ ｂｅｉｎｇ ｔａｍｐｅｒｅｄ ａｎｄ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ ｏｆ Ｗ ｅｂ ｐａｇｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｍｐｅｒ－ ｐｒｏｏｆ ｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｔｓｅｌｆ，ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｏｋｅｎ—ｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ａｄｄｒｅｓｓｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍ ｂｙ ｐｒｏｐｏｓｉｎｇ ａ ｒｉｎｇ—ｌｉｋｅ ｔａｍ ｐｅｒ— ｐｒｏｏｆｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｎｏｖｅｌ ｄｅｆｅｎｓｉｖｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｌｉｋｅ ｔｈｒｅｅ—ｔｈｒｅａｄ ａｎｄ ｐｏｌｌｉｎｇ ｌｏｏｐ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒ ｍ ａｎｃｅ ａｎｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｇｕａｒａｎｔｅｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｔａｍｐｅｒ－ｐｒｏｏｆｉｎｇ；ｄｉｇｉｔａｌ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ；Ｗ ｅｂ ｓｅｃｕｒｉｔｙ
基 环 结 构 技 术 的 Ｗｅｂ防篡 改 系 统研 究
段 国 云 ，陈 浩
Ｄ Ｕ Ａ Ｎ Ｇｕｏｙｕｎ ，ＣＨ ＥＮ Ｈ ａｏ
１湖 南科 技学 院 网络 中心 ，湖 南 永州 ４２５１００ ２．湖南 大学 信息 科学 与工 程学院 ，长 沙 ４１００８２
改保护 系统 ，防 篡改保 护失 去意义 。 本 文 对 上述 防 篡 改 技 术 进 行 深 入 分 析 ，借 鉴 令 牌 环
（Ｔｏｋｅｎ Ｒｉｎｇ）的工作 原理 ，结 合四种 防篡改 技术 中轮 巡 、触 发和 文件 驱 动技 术 的优 点 ；借 助信 息摘 要技 术 开销 少 的优 势 ，提 出基 于环 结 构技 术 的 Ｗｅｂ防篡 改工 作思 路 。此方 法 采 用三 线 程 技术 ，解 决 了 系统 自御 的 问题 ，确 保 防篡 改 系 统正 常工 作和 Ｗｅｂ页面文 件 的安全 。
１ 引言
随 着 Ｗｅｂ技 术 的广 泛使 用 ，网站 的安 全性 问题 日益突 出 。 据 ＣＮＣＥＲＴ／ＣＣ（网络 安 全 信 息 与 动 态 周 报 》各 期 报 道 ，网站被 篡 改 的数 量 呈增 长 趋势 ；２０１３年 第 １２期 统 计数 据 显 示 ［１１，境 内 政 府 网 站 被 篡 改 的 数 量 比 上 期 增 加 了 ２．５％。在 相对 开放 的 互联 网环 境 中 ，架设 Ｗｅｂ服 务器 占统 治地 位 的 是 Ａｐａｃｈｅ、ＩＩＳ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ），它 们对 用 户请 求 的 页面 缺乏 完整 性 保护机 制 ，无法 有效 防止 页 面被 篡 改 。 。文献 ［４］中所 提 到 的 网页 防 篡 改技 术 主要 有事 件触 发 、时 间轮巡 、核 心 内嵌和 文件 过 滤驱 动 四种 ；经 分析 ：采 用此 四 种技 术开 发 的 防篡 改系 统均 安装 于 受保 护 的 Ｗｅｂ服 务器 中 ，各服 务器 工 作 相对 独 立 ，仅 在被 保 护 文 件被 篡 改 时 ，系 统将 备份 文 件 同步 到受 保护 路径 下 同 名文 件位 置 。网站 文件 一 旦被 篡 改 ，标 志着 服 务器 已被 入侵 并 可 能 获得 了操 作 系统 的最 高 权 限 ，黑客 可 以完 全控 制 防篡
１．Ｎ ｅｔｗ ｏｒｋ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｈ ｕｎａｎ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙｏｎｇｚｈｏｕ，Ｈ ｕｎａｎ ４２５ １００，Ｃ ｈｉｎａ ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４ １ ００８２，Ｃｈｉｎａ
摘 要 ：传 统 的 Ｗｅｂ防篡 改 系统 安装 于受保 护服 务 器 中，无 自身安全保 护措 施 。为减 少 网站 页面被 篡改 ，确保 Ｗｅｂ页面 的 完 整性 和 防篡 改 系统 自身的安 全 ，借鉴 令牌 环 工作原 理 ，在 已有 防篡 改技 术的基 础 上提 出环形 网页防篡 改模 型 ，模型 中引 入 了三线 程和 轮询 环 双 重保 护技 术 ，解 决 了防 篡改 系统 自身的 安全 问题 。 详 细描述 了系统 的设计 方法 、工作 机 制及 实现 过 程 。实验证 明，该 系统 能有效 自御 ，在 网站安 全性 得到保 障 的 同时不影 响服务 器 的工作效 率。 关键 词 ：环 形结 构；防篡 改 ；数字 指纹 ；Ｗｅｂ安 全 文献标 志码 ：Ａ 中图 分类 号 ：ＴＰ３９１ ｄｏｉ：１０．３７７８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—８３３１．１３０２．００５７
ＤＵＡＮ Ｇｕｏｙｕｎ，ＣＨ ＥＮ Ｈａｏ．Ｗ ｅｂ ｔａｍ ｐｅｒ－ｐｒｏｏｆｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｃｏｍ ｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａ－
ｔｉｏｎｓ，２０１３，４９（１４）：９２－９７．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ Ｗ ｅｂ ｔａｍｐｅｒ—ｐｒｏｏｆｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｒｅ ｔｙｐｉｃａｌｌｙ ｍｏｕｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｓｅｒｖｅｒ，ｗｉｔｈｏｕｔ ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｗ ｅｂ ｐａｇｅｓ ｂｅｉｎｇ ｔａｍｐｅｒｅｄ ａｎｄ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ ｏｆ Ｗ ｅｂ ｐａｇｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｍｐｅｒ－ ｐｒｏｏｆ ｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｔｓｅｌｆ，ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｏｋｅｎ—ｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ａｄｄｒｅｓｓｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍ ｂｙ ｐｒｏｐｏｓｉｎｇ ａ ｒｉｎｇ—ｌｉｋｅ ｔａｍ ｐｅｒ— ｐｒｏｏｆｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｎｏｖｅｌ ｄｅｆｅｎｓｉｖｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｌｉｋｅ ｔｈｒｅｅ—ｔｈｒｅａｄ ａｎｄ ｐｏｌｌｉｎｇ ｌｏｏｐ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒ ｍ ａｎｃｅ ａｎｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｇｕａｒａｎｔｅｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｔａｍｐｅｒ－ｐｒｏｏｆｉｎｇ；ｄｉｇｉｔａｌ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ；Ｗ ｅｂ ｓｅｃｕｒｉｔｙ