第1章 网络空间安全概论(20170924)

摆渡病毒 损坏介质中信息的复原
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信息安全的主要威胁
摘自《信息保障技术框架（IATF）》
（1）被动攻击：是指通过拦截网络流量，进行分析，从而获取信息的方 法。这种攻击通常在网络的飞地边界以外进行。
（2）主动攻击：是指通过发现协议和系统的漏洞，渗透到用户信息系统 中，盗取信息、更改数据，甚至使系统不能提供正常服务等。这种 攻击也通常是采用远程攻击方法进行。
• 自2008年10月下旬起，它导致了一场危机：仅次于苹果 的中国第二大水果柑橘--严重滞销。在湖北省，大约七 成柑橘无人问津，损失或达15亿元。在北京最大的新发 地批发市场，商贩们开始贱卖橘子，21日还卖每斤0.8元 -1元，次日价格只剩一半。山东济南，有商贩为了证明 自己的橘子无虫，一天要吃6至7斤“示众”。
• 计算“云”也是信息系统； • 广义来说，任何与信息相关的电子系统都是信息
系统。
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信息系统与信息安全
• 信息安全是指信息在产生、传输、处 理、存储等过程中产生/面临的安全 问题。
• 信息安全问题存在于任何一个信息系 统中。
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典型的信息系统
手机 笔记本电脑
路由交换机
信计算、灾难备份/恢复 • 信息系统的破坏：漏洞发现、网络攻击、物理攻击
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信息安全保障模型
P
P
D
防护—Protection
检测—Detection
策略—Policy
反应—Response
R
P2DR安全模型
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安氏安全模型
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信息安全关键技术有哪些？
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亦担任美国国家安全局
（ NSA ） 的 美 籍 技 术 承 包 人 。
2013年6月将美国国家安全局
关 于 PRISM 监 听 项 目 的 秘 密
文档披露给了《卫报》和
《华盛顿邮报》，随即遭美
国政府通缉，事发时人在香
港，随后飞往俄罗斯，并获
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得俄罗斯为期1年的临时避难
申请。
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棱镜门事件对全球的影响
• “超级火焰”病毒非常复杂， 危害性极高，一旦企业的计算
机被感染，将迅速蔓延至整个 网络。
• 病毒进入系统后，会释放黑客 后门程序，利用键盘记录、屏 幕截屏、录音、读取硬盘信息 、网络共享、无线网络、USB 设备及系统进程等多种方式在 被感染电脑上收集敏感信息， 并发送给病毒作者。
• 目的或为用于网络战争。
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安全协议设计与分析
• 基于密码算法的安全协议设计 • 安全协议的形式化分析
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访问控制
• 访问控制模型 • 基于角色的访问控制 • 基于任务的访问控制 • 基于属性的访问控制 • 。。。
user
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service
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软件与系统安全
• 安全软件的设计 • 软件的安全性分析 • 操作系统安全 • 漏洞挖掘 • 可信计算
1、信息的保密技术
• 防止秘密信息泄露的技术
1）信息加密（密钥保护） 2）信息隐藏 3）量子通信 4）边界控制（设备接口
控制）
5）网络隔离 6）电磁泄露防护 7）病毒、木马查杀
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密码机
干扰机 量子通信机41
信息加密涉及的技术
• 流密码 • 分组密码 • 公钥密码 • 密钥管理
对称密码
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从系统角度看信息安全威胁
• 什么是信息系统？ • 信息安全威胁的根源？ • 信息安全的主要方面？
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什么是信息系统？
• 信息系统是一种采集、处理、存储或传输信息的 系统；
• 它可以是一个嵌入式系统、一台计算机，也可以 是通过网络连接的分布式计算机组或服务器群；
系统内连接关系 28
刀片服务器系统结构
刀片服务器
系统内相互关系
芯片内部
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网络信息系统结构
多台计算机/服务器采用TCP/IP协议连接而成，在其上运行各 种应用业务
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“云”的概念
• 云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的 增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供 动态易扩展且经常是虚拟化的资源。
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目前国际上信息安全的 研究范畴
• 信息的保密性：加密/解密、量子通信、干扰通信 • 信息的隐蔽性：信息隐藏、高增益扩频通信 • 信息的真实性：身份认证、消息认证 • 信息的完整性：防篡改、摘要技术、杂凑函数 • 信息内容可控性：识别、过滤、生成 • 信息的获取：漏洞发现、木马植入、远程控制 • 信息系统的防护：防火墙、入侵检测、入侵容忍、可
• 据斯诺登当时透露，美国国家安全局通 过思科路由器监控中国网络和电脑，而
思科几乎参与了中国所有大型网络项目 的建设。
• 2013年6月24日，中国最大的电商企业阿
里巴巴发出内部邮件，要求所有员工只
能使用阿里自己的通讯产品进行业务交
流和资料传输，该做法的原因是为了保
2020护/3/8 公司信息。
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超级火焰病毒--2012-5
交换机
核心网
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PC机
交换机
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智能移动终端
空中 接口
SIM/UIM/USIM SD卡
WLAN
USB接口
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Bluetooth
RFID/NFC
应用软件 / 操作系统
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手机内部结构
CP U
显示器
ROM
BIOS等固化软件
RAM
操作系统、应用软件等运行软 件 及临时数据
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美联储用户信息泄露--2013-2
• 匿名黑客组织公开4000多 位美国银行家登录账户和 证书等信息。
• 北京时间2月6日晚上消息 路透社报道，美联储内部 网站曾短暂被黑客入侵， 但央行的关键功能并未受 到此次入侵影响。
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iOS被爆窃日 - ·扎 德 尔 斯 基 (Jonathan
• 分布式系统； • 虚拟化技术； • 多个系统为某个/多个用户提供服务； • 某个/多个用户透过“云”共享资源； • 租用“云”的计算资源或存储资源； • 用户隐私问题？服务系统可靠性问题？
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从信息系统看安全根源
安全问题表现：
• 系统中毒后不能正常工作；
• 系统被远程操控；
• 系统信息泄露；
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信息处理中的安全隐患
• 格式转换 • 变换域 • 统计 • 提取 • 过滤 • 。。。
信息处理系统环境的安全 信息处理程序的安全
窥视？篡改？复制？
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信息的存储
• 本地存储 • 移动存储 • 远程存储 • 分布式存储 • 。。。
信息存储系统环境的安全 信息存储介质的安全 信息存储软件的安全
学
杂
性 数学基础
博 信 控系 弈 息 制统 论 论 论论
信息与控制基础
计 操网 算 作络 机 系体 原 统系 理
计算机与网络基础 15
密码理论
• 密码算法设计 • 密码算法安全性分析 • 密码破解 • 密码算法的工作模式 • 密钥的管理
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网络空间中的模式识别
• 模式聚类 • 模式分类 • 机器学习 • 深度学习
• 10月21日，当传言已经严重影响全国部分地区的橘子销 售时，四川省农业厅对此事件首次召开新闻通气会，并 表示，全省尚未发现新的疫情点，相关传言不实。
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网络安全观
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六部委联合发文
• 加快网络安全学科专业和院系建设。 • 创新网络安全人才培养机制。 • 加强网络安全教材建设。 • 强化网络安全师资队伍建设。 • 推动高等院校与行业企业合作育人、协同创新。 • 加强网络安全从业人员在职培训。 • 加强全民网络安全意识与技能培养。 • 完善网络安全人才培养配套措施。
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二、网络空间安全学科知识范畴
安全应用
保密 信息 版权 恶意 攻防 内容 数据 隐私 通信 隐藏 保护 代码 对抗 安全 取证 保护
专业理论
密码理论
模式 产生与识别
安全协议 设计与分析
访问控制
软件与系统安全
公共基础 2020/3/8
代数概 组 逻 最 计
数论率 合 辑 优 算
论数学化 复
• 非对称密码学： 加密密钥与解密密钥不同， KT KR
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流密码：
非对称密码 密钥交换、分发、更新、撤消
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一次一密的技术称为完美前向保密技术 42
加密与解密过程
明文 数据
密钥产生器
KT 加密 运算 密文
密钥协商
传输信道
KR
解密 密文 运算
明文 数据
开放的、易受窃听的
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对称密码与非对称密码
• 对称密码学： 加密密钥与解密密钥相同， KT KR
（3）物理临近攻击：是指攻击者接近实际的信息系统设备，进入实际系 统工作环境，寻找可以攻击的方法。
（4）内部人员攻击：是指信息系统内部人员即拥有合法访问权限的用户 有意或无意对系统进行的破坏或更改，以致造成系统泄密或不能提 供正常服务。